МАССА И ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

Рассмотрим массопередачу из одной фазы, другую через поверхность раздела фаз (рис. 14.3).

Пусть обе фазы являются двухкомпонентными; концентрация распределяемого компонента в ядре потока первой ф. а в ядре потока второй фазы С₂. В состоянии термодинамического равновесия рассматриваемой системы температуры, давление и химические потенциалы компонентов обеих фаз равны: T₁ = Т₂

При этом количество молекул распределяемого вещества, переходящее из фазы 1 в фазу 2, равно такому же их количество возвращающихся обратно за тот же промежуток времени и черту же поверхность контакта фаз, т. е. результирующий пси компонента равен нулю.

Из-за различия физико-химических свойств фаз равновесии концентрации распределяемого компонента в фазах при этом (различны, но вполне определенны: каждой концентрации C_t со­ответствует своя, равновесная ей концентрация С_р2, и наоборот, концентрации С₂ соответствует равновесная ей концентрация С_ри т, е. при Т, р = const и C=var имеют место равновесные зависи­мости (концентрационные функции равновесия): . На рисунке 14.4

.Для описания массопередачи используют уравнение массо­передачи, согласно которому количество вещества, передаваемо­го из одной фазы в другую в единицу времени, прямо пропорцио­нально поверхности раздела фаз и разности концентраций (фак­тической и равновесной), взятой по концентрации распределяе­мого вещества в другой фазе. Поскольку в массопередаче участ­вуют две фазы, то уравнение массопередачи можно записать по одной или другой фазе, например при d>C_Pi:

или

где т — количество распределяемого вещества, передаваемого из фазы в фазу 2 через поверхность раздела фаз А в единицу времени, кг/с; C_P1 и С_Р2 равновесные концентрации.

Разности концентраций (С₁—C_P1) и (С_р2—С₂) в уравнениях (14.8) и (14.9) называют движущими силами массопередачи (со­ответственно по первой и второй фазам), которые берут по мо­дулю (от большей концентрации вычитают меньшую). Коэффи­циенты пропорциональности K₁ и К₂ в этих уравнениях — коэф­фициенты массопередачи: они связаны друг с другом соотно­шением

Размерность коэффициента массопередачи зависит от спосо­ба выражения концентраций: если концентрации выражены в кг/м³, am — в кг/с, то коэффициент массопередачи имеет раз­мерность (м/с). С физической точки зрения коэффициент массо­передачи выражает массу распределяемого компонента, прошед­шего через единичную поверхность раздела фаз в единицу вре­мени при движущей силе массопередачи, равной единице:

Поиск по сайту: