Основные уравнения массопередачи

Подобно тому, что передача тепла протекает только при разности температур, перенос вещества из одной фазы в другую осуществляется только при наличии разности концентраций, которая и является движущей силой процесса.

Рассмотрим статику процесса:

Как только фаза у и фаза х соприкасаются начинается переход компонента из фазы в фазу и его концентрация в фазе у будет падать.

В фазе х концентрация растет.

Процесс перехода массы из фазы в фазу происходит до тех пор, пока на границе перехода фаз не установится равные концентрации.

Состояние равновесия характеризуется равными скоростями перехода массы вещества из фазы в фазу. Такой переход возможен, если рабочая концентрация больше чем равновесная . Именно эта концентрация показывает, в какую фазу идет переход.

На равновесные концентрации влияют внешние условия

Разница между концентрацией - чем она выше тем больше скорость массопередачи.

Количество переданной из фазы в фазу пропорционально поверхности раздела фаз.

Где - кинетический коэффициент массопередачи.

Для процесса массопередачи в газовой фазе движущая сила процесса может быть выражена через разность парциальных давлений

- парциальное давление распределенного компонента в газе.

- парциальное давление распределяемого компонента в газе при его равновесии с жидкостью.

Закон Дальтона.

Под парциальным давлением понимается давление под которым он находился бы в отсутствие других компонентов, занимая весь объем.

Принимая во внимание основной закон для газов можно отношение приравнять к :

Т.к. моль любого газа занимает объем 22,4 , значит:

Состояние равновесия имеет место при определении зависимости между концентрациями распределенного компонента в обеих фазах.

Любой концентрации компонента в фазе х соответствует его равновесная концентрация в фазе у.

и наоборот

Эти зависимости экспериментальные.

Отношения равновесных концентраций в одной фазе в такой же момент времени во второй фазе называется коэффициентом распределения(m)

Для идеальных систем зависимость между равновесными концентрациями в одной фазе и текущей в другой определяется законом Генри, который может быть записана через парциальные давления:

- парциальное давление в фазе у

- константа Генри.

Или концентрацию:

Т.к

Равновесная концентрация в фазе у пропорциональна рабочей концентрации в фазе х.

Закон Генри существует для идеальных систем, в этом случае равновесная линия будет прямой, выходящей из начала координат.

Для не идеальных систем линия равновесия – кривая.

Зная линию равновесия для конкретной системы и рабочие концентрации фаз можно определить направление и величину движущей силы? в любой точке аппарата. По этим величинам может быть рассчитана средняя движущая сила процесса(см. уравнение массопередачи).

За поверхность массопередачи берется поверхность контакта фаз.

Материальный баланс. Рабочая линия.

Рабочие концентрации распределенного вещества в аппарате не равны равновесным. Зависимость между рабочими концентрациями изображается линией- рабочей линией.

Уравнение рабочей линии процесса может быть получено из уравнения материального баланса массообменного аппарата. Массообменный аппарат в процессах абсорбции, ректификации, перегонки представляет из себя аппарат колонного типа.

-количество подаваемой жидкости;