Page 94 - Zmist-n5-2015

D T 2
F ¢ = m c× 2 × , (4)
2
Dt
де m 2 – маса краплі, kg; с 2 – питома теплоємність розчину сульфатної кислоти,
J/(kg·K); ∆T 2 – зміна температури краплі, K; ∆τ – інтервал часу, s [12].
Решта теплоти витрачається на випаровування води з розчину H 2SO 4
F ¢¢ = r I×, (5)
3
де r 3 – питома теплота пароутворення води, J/kg; І – потік маси (швидкість випа-
ровування), kg/s.
Швидкість випаровування розраховують за формулою
D m
I = 2 = j f × , (6)
2
Dt
2
де j – густина дифузійного потоку маси, kg/(s·m ).
Під час випаровування крапель кислоти утворена водяна пара внаслідок ди-
фузії переходить у газову фазу і одночасно відбувається тепловіддача від газу до
поверхні краплі. Тому, аналогічно до тепловіддачі, конвективний масообмін між
газом і краплею називають масовіддачею [8, 12]. Її інтенсивність визначають кое-
фіцієнтом масовіддачі, а густину потоку маси можна розрахувати за формулою
j = K D × CD 3 K= D (C× C - ) , (7)
3¥
30
де K D – коефіцієнт масовіддачі (коефіцієнт масової дифузії), m/s; ∆С 3 – різниця
3
концентрацій водяної пари (рушійна сила процесу), kg/m ; С 30, С 3∞ – концентра-
ції водяної пари на поверхні краплі та на нескінченному віддаленні від неї (в ядрі
3
потоку), kg/m .
Якщо прийняти, що водяна пара підпорядковується законам ідеальних газів
 M × p 
та скористатись рівнянням стану ідеального газу C = 3 3  , то рушійну

3
 R T × 3 
силу процесу доцільно виразити через парціальні тиски
M 3  p 30 p 3¥  M 3  p 30 p 3¥ 


D C = × -  =  × - , (8)
3
R  T 30 T 3¥  R  T 2 T 1 
де M 3 – молекулярна маса води, M 3 = 0,018 kg/mol; R – універсальна газова стала,
R = 8,314 J/(mol·K); p 30 та p 3∞ – парціальні тиски водяної пари на поверхні краплі
та в ядрі газового потоку, Pa; T 30 та T 3∞ – температури поверхні краплі та ядра
газового потоку, K.
Підставляючи залежності (6)–(8) в рівняння (5), одержуємо:
M  p p 
2
F ¢¢ = r × p d× K × 3 ×  30 × 3¥  - . (9)
2
3
D
R  T 2 T 1 
За аналогією до процесів теплообміну (3) коефіцієнт масовіддачі K D розра-
ховують за формулою
Sh D×
K = ,
D
d 2
2
де D – коефіцієнт дифузії в газовій суміші водяна пара–повітря, m /s; Sh – крите-
рій Шервуда [5, 9].
Коефіцієнт дифузії визначають за такою формулою:
 101325   T 1  1,5
0 
D = D ×   ×  ,
 P 1   273 
93