Вопрос: Каким образом записывается уравнение теплового баланса абсорбции?
Выберите один или несколько ответов:
а. \(y = \frac{R}{R+1}x + \frac{x_p}{R+1}\)
б. \(q(\bar{x}_{\text{к}} - \bar{x}_{\text{н}}) = c_p(t_{\text{к}} - t_{\text{н}})\)
в. \(dQ = -\lambda \frac{\partial t}{\partial n} dF d\tau\)
г. \(M = K_y \Delta \bar{y}_{\text{ср}} F\tau\)
Решение:
Уравнение теплового баланса абсорбции описывает изменение тепловой энергии в процессе абсорбции. В данном случае, наиболее подходящим является уравнение, которое связывает теплоту, выделяющуюся или поглощающуюся при изменении концентрации абсорбируемого вещества, с изменением температуры.
Рассмотрим предложенные варианты:
а. Уравнение \(y = \frac{R}{R+1}x + \frac{x_p}{R+1}\) является уравнением рабочей линии ректификационной колонны (или аналогичного процесса массообмена), но не уравнением теплового баланса абсорбции.
б. Уравнение \(q(\bar{x}_{\text{к}} - \bar{x}_{\text{н}}) = c_p(t_{\text{к}} - t_{\text{н}})\) представляет собой уравнение теплового баланса. Здесь:
- \(q\) – удельная теплота абсорбции (или десорбции), Дж/кг.
- \(\bar{x}_{\text{к}}\) – конечная концентрация абсорбируемого вещества в абсорбенте.
- \(\bar{x}_{\text{н}}\) – начальная концентрация абсорбируемого вещества в абсорбенте.
- \(c_p\) – удельная теплоемкость абсорбента, Дж/(кг·К).
- \(t_{\text{к}}\) – конечная температура абсорбента, К или °С.
- \(t_{\text{н}}\) – начальная температура абсорбента, К или °С.
Левая часть уравнения описывает теплоту, выделяющуюся или поглощающуюся при изменении концентрации абсорбируемого вещества. Правая часть описывает изменение тепловой энергии абсорбента, связанное с изменением его температуры. Это уравнение является формой записи теплового баланса для процесса абсорбции.
в. Уравнение \(dQ = -\lambda \frac{\partial t}{\partial n} dF d\tau\) является законом Фурье для теплопроводности, описывающим количество теплоты, передаваемой через поверхность за определенное время, но не тепловой баланс абсорбции в целом.
г. Уравнение \(M = K_y \Delta \bar{y}_{\text{ср}} F\tau\) является уравнением для расчета массы перенесенного вещества в процессах массообмена (например, абсорбции), где \(M\) – масса перенесенного вещества, \(K_y\) – коэффициент массопередачи, \(\Delta \bar{y}_{\text{ср}}\) – средняя движущая сила массообмена, \(F\) – площадь контакта фаз, \(\tau\) – время. Это уравнение описывает массообмен, а не тепловой баланс.
Таким образом, правильным ответом является вариант б.
Ответ: б.