Зависимость между коэффициентами массопередачи и массоотдачи

Допустим, что распределяемое вещество, как показано на рис. 3.1, переходит из фазы в фазу и движущая сила массопередачи выражается в концентрациях фазы ( ). При установившемся процессе массопередачи количество вещества, переходящее из фазы в фазу определяется по уравнению: .

Для случая, когда равновесная зависимость между концентрациями в фазах линейна, т.е. линия равновесия описывается уравнением:

, (3-16)

где - коэффициент распределения, (тангенс угла наклона линии равновесия). Принимая, что концентрация распределяемого вещества в фазах непосредственно у границы ( ) равновесны друг другу ( ) выразим:

, ,

где - концентрация фазы , равновесная с концентрацией фазы .

Подставляя эти значения в уравнения массоотдачи получим:

= (3-17)

При выражении коэффициента массопередачи в концентрациях фазы :

(3-18)

Левые части уравнений (3-17) и (3-18) представляют собой общее сопротивление массопередачи, а их правые части - сумму сопротивлений массоотдачи в фазах.

При кривой линии равновесия ( ¹ ) величины и, следовательно, коэффициенты массопередачи изменяются по высоте (длине) аппарата. В этом случае при расчете его обычно разбивают по высоте на участки, в пределах каждого из них принимают величиной постоянной и используют среднее для всего аппарата значение .

Контрольные вопросы

1. Какие процессы называются массообменными? Приведите примеры.

2. В каком направлении и до какого предела протекают массообменные процессы?

3. Приведите примеры аналогий массопередачи, теплопередачи. Чем отличаются эти процессы?

4. Составьте уравнение материального баланса по всему веществу и по распределяемому компоненту.

5. Что характеризует рабочая и равновесная линии процесса? Как определить направление массопередачи?

6. Какой закон описывает перенос вещества из ядра потока к поверхности раздела фаз?

7. Почему в расчетной практике пользуются не дифференциальными уравнениями массопереноса, а критериальными?

8. Назовите критерии диффузионного подобия и дайте их физический смысл.

9. В чем отличие в форме записи основного уравнения массопередачи от основного уравнения теплопередачи?

10. Охарактеризуйте понятия коэффициент диффузии, коэффициент массоотдачи, коэффициент массопередачи. Покажите их взаимосвязь.