Основное уравнение массопередачи

В массообменных процессах вещество путем диффузии переходит из одной фазы в другую, причем компонент, который переходит называется распределяемым веществом.

Основной характеристикой массообменных процессов является скорость массопередачи, которая представляет собой количество распределяемого вещества М (кг), переходящего из одной фазы в другую через единицу поверхности соприкосновения фаз F (м І) в единицу времени, т. е.

.

Скорость процесса массопередачи пропорциональна его движущей силе, которая равна разности концентраций.

где у — концентрация распределяемого вещества в первой фазе, откуда вещество уходит;

у* - концентрация распределяемого вещества у поверхности раздела фаз (со стороны первой фазы), при которой бы существовало равновесие с концентрацией второй фазы х.

Т.о. скорость массопередачи =; R-диффузионное сопротивление переносу вещества. — коэффициент массопередачи. Т.к. концентрации фаз в ходе процесса меняются, то изменяется и. Поэтому вводится понятие средней движущей силы .

— основное уравнение массопередачи, где М-нагрузка аппарата. В условиях стационарного процесса.

.

Из основного уравнения массопередачи: — Коэффициент массопередачи — это количество вещества, переданного из одной фазы в другую через единицу поверхности в единицу времени при движущей силе равной единице.

Движущая сила одного и того массообменного процесса может быть выражена разностью концентраций и по другой фазе:

которая будет иметь другую численную величину. Основное уравнение массопередачи в данном случае:

.

— коэффициент массопередачи, отнесенный ко 2 фазе. Он имеет другое численное значение, но тот же физический смысл. Следовательно, можно записать (поскольку слева одно и тоже значение М):

отсюда .

Чаще всего в массообменных аппаратах поверхность соприкасающихся фаз практически неопределима (например: жидкость с газовыми пузырями). Поэтому основное уравнение массопередачи (ОУМП) применяют в виде.

,.

где V-рабочий объём аппарата;

— объёмные коэффициенты массопередачи.

Объёмные коэффициенты массопередачи — представляют собой количество вещества переданного из одной фазы в другую в единице рабочего объёма аппарата в единицу времени при движущей силе=1.

Из основного уравнения массопередачи определяется поверхность массопередачи или объём рабочей зоны аппарата.

.