В основном уравнении массопередачи - кинетический коэффициент, называемый коэффициентом массопередачи.
Коэффициент массопередачи характеризует скорость процесса, которая связана с механизмом массопередачи.
Существует два механизма массопередачи:
1) Турбулентная диффузия, т.е. взаимопроникновение частиц носителя и распределительного вещества, за счет скорости процесса.
2) Молекулярная диффузия- проникновение распределительного вещества через слой носителя.
Рассмотрим распределение концентрации распределительного вещества на границе раздела фаз.
В каждой фазе различают две области фазы:
1. Ядро потока;
2. Пограничный слой, образующийся на поверхности раздела фаз.
Перенос распределительного вещества в ядре фазы, т.е. основной массы потока, где обычно происходит интенсивное перемешивание, осуществляемое преимущественно путем турбулентной диффузии. Вследствие этого концентрация распределительного вещества в ядре практически постоянна.
В ядре потока - турбулентная диффузия.
Пограничный слой является областью резкого изменения концентрации распределительного вещества. Перенос вещества в пограничном слое осуществляется как турбулентной, так и молекулярной диффузией. Причем по мере приближения к поверхности раздела фаз происходит затухание турбулентных потоков и возрастает роль молекулярной диффузии.
Если допустить, что при установившемся процессе на границе раздела фаз достигается состояние равновесия, то концентрации можно прировнять к равновесным концентрациям:
Совместное действие турбулентной и молекулярной диффузии в пограничном слое – конвективная диффузия. Количество вещества переносимое за счет молекулярной диффузии описывается первым законом Фика, согласно которому масса вещества продиф-ая за время через элементарную поверхность
перпендикулярную направлению диффузии, пропорциональна градиенту концентрации на участке диффузионного слоя.
- концентрация
- толщина диффузионного слоя
за счет молекулярной диффузии пропорциональна поверхности и градиенту
«-» - направление обратно увеличению концентрации.
- коэффициент молекулярной диффузии. Физическая константа, характеризующая способность данного вещества проникать вследствие диффузии в неподвижную среду.
Коэффициент диффузии зависит от физической свойств среды, а т.ж. от температуры и давления.
Масса вещества переносимая в пределах фазы за счет турбулентной диффузии согласно экспоненциальным данным, пропорциональна поверхности и градиенту концентрации.
коэффициент турбулентной диффузии, показывает способность вещества вследствие диффузии внутри подвижной среды.
Т.о. , в отличии от , зависит от гидродинамических условий движения.
Общее количество вещества переносимое в пограничном слое складывается из количества вещества, переносимого за счет турбулентной и молярной диффузии
- коэффициент массоотдачи.
Уравнения массоотдачи:
Коэффициент массоотдачи показывает, какая масса вещества из ядра фазы поступает к поверхности раздела фаз. Является не физической константой, а кинетической характеристикой, зависящей от физических свойств фазы (, гидродинамических условий в фазе, т.ж. от геометрических факторов, которые определяются конструкцией и размером массообменного аппарата.
т.е.многофункциональная величина.
Прямой расчет этого коэффициента не возможен, поэтому для определения пользуются теорией подобия.