Ovu knjigu napisao je pokojni profesor Aleksandar – Saša Duduković, koji nas je prerano napustio, ne sačekavši njeno izdanje. Ona ostaje kao pisani dokument koji još jednom potvrđuje ono što su njegovi bivši studenti videli, znali i osećali, a što današnji i budući studenti nažalost neće moći da uživo, već samo posredstvom ove knige, spoznaju. A to je da je Saša bio ekstremno talentovan čovek, vrhunskog obrazovanja, da je izvanredno poznavao i razumeo Fenomene prenosa, posebno prenosa mase, i specijalno nadaren da svoja znanja zabeleži i prenese drugima. Neprocenjiv doprinos da ova knjiga, u ovakvoj formi, ipak dođe do studenata, dao je profesorov i naš mlađi kolega Nikola Nikačević i zbog toga mu, svi zajedno, dugujemo ogromnu zahvalnost.
Knjiga je štampana kao udžbenik za predmet Operacije prenosa mase, koji slušaju studenti III godine Tehnološko-metalurškog fakulteta u Beogradu, svih Studijskih programa, izuzev Metalurgije i metalnih materijala i Tekstilnog inženjerstva. Namenjena je i studentima drugih Tehnološkh fakulteta u Srbiji i okruženju.
S obzirom na plan, programe i strukturu Studijskih programa na TMF-u, gradivo je izloženo u dve Glave. Prva se odnosi na Fenomene prenosa mase, a druga na Tehnološke operacije prenosa mase – apsorpciju, destilaciju i ekstrakciju.
Prva Glava obrađuje osnovne koncepte prenosa mase kroz pet Poglavlja:
1. Molekulska difuzija
2. Difuzija i hemijska reakcija
3. Konvektivni prenos mase
4. Međufazni prenos mase
5. Analogije između prenosa količine kretanja, toplote i mase.
U okviru ovih pet Poglavlja izloženi su osnovni principi prenosa mase, razlozi zbog kojih do njega dolazi i mehanizmi kojima se prenos mase odvija. S tim u vezi prikazani su i osnovni pristupi analogijama prenosa količine kretanja, toplote i mase. Posebno je obrađen i uticaj homogenih i heterogenih hemijskih reakcija na prenos mase i specijalan slučaj simultane difuzije i heterogene hemijske reakcije u poroznoj sredini.
Druga Glava odnosi se na konkretne slučajeve međufaznog prenosa mase – apsorpciju, destilaciju i ekstrakciju. U odgovarajućim ravnotežnim dijagramima prikazana je ravnoteža faza gas- tečnost, para-tečnost i tečnost-tečnost, a takođe i operativne linije, koje daju vezu između sastava mimoilaznih struja dveju faza koje međusobno nisu u ravnoteži. Defmisani su i načini kontakta faza – diferencijalni i stupnjeviti. Pokazane su i aproksimativne i rigorozne metode proračuna visine kontinualmh protivstrujnih uredaja za obavljanje željenog stepena separacije komponenata kod apsorpcije, destilacije i ekstrakcije. Druga Glava se, po sadržaju i stilu pisanja može preporučiti i završenim inženjerima, kao stručno podsećanje na metode proračuna koje se najčešće koriste za uređaje sa prenosom mase.
Prvobitna ideja autora Saše Dudukovića je bila da udžbenik sadrži primere koji bi direktno pratili izloženu teoriju. Međutim, njegov prerani odlazak ga je sprečio da tu nameru dovede do realizacije. Nadamo se da će knjiga u svom narednom izdanju biti upotpunjena primerima i zadacima, a do tada se, kao odlična dopuna, može prepomčiti zbirka zadataka naših kolega: „Difuzione operacije. Zadaci sa izvodima iz teorije“, autora S. Cvijović, N. Bošković-Vragolović i R. Pjanović, koju je izdala Akademska misao.
Iskreno se nadam da će ovaj udžbenik, prvi ikad štampan na našem Fakultetu iz ove oblasti, značajno unaprediti nastavu iz predmeta Operacije prenosa mase i omogućiti studentima da lakše i kvalitetnije razumeju i savladaju gradivo.
UMESTO AUTORA, prof. Srđan Pejanović
Sadržaj
I OSNOVNI KONCEPTI PRENOSA MASE
1. MOLEKULSKA DIFUZIJA
1.1 Fluks
1.2 Opšta diferencijalna jednačina za prenos mase
1.3 Karakteristični primeri molekulske difuzije
a) Stacionarna difuzija A kroz nepokretno B
b) Stacionarna ekvimolarna protivdifuzija
c) Opšti slučaj jednodimenzione stacionarne difuzije
d) Nestacionarna difuzija u beskonačni fluid
2. DIFUZIJA I HEMIJSKA REAKCIJA
2.1 Difuzija i heterogena hemijska reakcija
Difuzija i heterogena hemijska reakcija nelinearne kinetike
2.2 Difuzija i homogena hemijska reakcija
2.3 Difuzija i heterogena reakcija u poroznoj sredini
3. KONVEKTIVNI PRENOS MASE
3.1 Koeficijenti prenosa mase
3.2 Prenos mase kod turbulentnog strujanja
a) Model filma
b) Model penetracije
c) Model obnavljanja površine
4. MEĐUFAZNI PRENOS MASE
4.1 Teorija dva otpora
4.2 Ukupni koeficijent prenosa mase
4.3 Zapreminski koeficijenti prenosa mase
5. ANALOGIJE IZMEDJU PRENOSA KOLIČINE KRETANJA, TOPLOTE I MASE
5.1 Molekulski prenos
5.2 Prenos pri turbulentnom strujanju
5.3 Opšti pristup razvoju analogija
5.4 Chilton-Colburn-ova analogija
5.5 Uticaj turbulencije u blizini zida
Prilog A. Univerzalni profil brzina SPISAK OZNAKA
II OPERACIJE PRENOSA MASE
1. VRSTE SEPARACIONIH PROCESA
2. APSORPCIJA
2.1 Rastvorljivost gasova u tečnostima
2.2 Međufazni prenos mase u apsorpcionim kolonama
2.3 Razblaženi sistemi
a) Materijalni bilans – operativna linija
b) Visina kolone
2.4 Apsorpcija pri višim koncentracijama
a) Materijalni bilans – operativna linija
b) Visina kolone za koncentrovanije sisteme
2.5 Uticaj temperature
2.6 Izbor tečne faze
2.7 Apsorpcija sa hemijskom reakcijom
3. DESTILACIJA – OSNOVNI POJMOVI I NAČINI PRIMENE
3.1 Ravnoteža para-tečnost
a) Raoult-ov zakon
b) Odstupanja od Raoult-ovog zakona
c) Ravnotežni dijagram entalpija-koncentracija
3.2 Jednostepena ravnotežna destilacija (Jlash „)
3.3 Saržna – diferencijalna destilacija
Sistemi sa konstantnom relativnom isparljivošću
3.4 Destilacija nemešljivih tečnosti
4. REKTIFIKACIJA – METODE PRORAČUNA ZA KOLONE SA KONTINUALNIM TOKOM
4.1 Rektifikacija
a) Materijalni bilansi
b) Operativne linije
4.2 McCabe-Thieleova metoda
a) Refluksni odnos
b) Zona obogaćenja
c) Zona iscrpljenja
d) Šaržni pod
e) Grafičko određivanje broja teorijskih podova
f) Totalni refluks
g) Minimalni refluksni odnos
h) Optimalni refluksni odnos
4.4 Metoda Ponchon- Savarit
a) Karakteristike ravnotežnih dijagrama entalpija-sastav
b) Zona obogacenja
c) Zona iscrpljenja
d) Rektifikaciona kolona
e) Totalni i minimalni refluks
5. EKSTRAKCIJA
5.1 Ravnoteža tečno-tečno
a) Trougaoni dijagrami
b) Ravnotežni dijagrami
5.2 Jednostepena ekstrakcija
5.3 Višestepena unakrsna ekstrakcija
5.4 Višestepena kontinualna protivstrujna ekstrakcija
SPISAK OZNAKA
LITERATURA