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 ²) 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.