Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные законы массообменного процесса

Схема переноса вещества между фазами представлена на рисунке.2.1(рисунок у меня плохой, так что перерисуйте из лекций, потому что я его не нашла и здесь его нет) В фазе G концентрация рассматриваемого компонента больше равновесной, т.е. компонент G переходит из фазы в фазу L. Скорость переноса вещества равна M. Перенос вещества к границе раздела фаз осуществляется двояко: конвективной диффузией, т.е. в результате движения частиц данной фазы, и молекулярной диффузией, т.е. в результате движения молекул через слой данной фазы.

Поэтому в каждой фазе различают ядро, т.е. основную часть потока данной фазы, в котором перенос вещества обусловлен главным образом конвективной диффузией, и различают пограничный слой толщиной d_G и d _L примыкающие к границе раздела фаз. Здесь массоперенос вызывается главным образом молекулярной диффузией, роль которой увеличивается по мере приближения к границе раздела фаз. Толщина пограничного слоя зависит от скорости движения фаз. Поскольку в ядре потока частицы вещества интенсивно перемешиваются, считают, что в пределах ядра потока концентрации не изменяются, а все изменение концентраций в каждой фазе происходит в пределах пограничного слоя.

Молекулярная диффузия обусловлена переносом молекул вещества из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией и протекает в неподвижной среде или ламинарных пограничных слоях. Процесс молекулярной диффузии определяется законом Фика, который формулируется следующим образом. Количество вещества dM, диффундирующего через слой в единицу времени, пропорционально площади слоя dF, перпендикулярной направлению диффузионного потока, и градиенту концентраций в направлении диффузии dc/dn, т.е.:

где D - коэффициент диффузии

Знак минус указывает на то, что диффузия вещества идет в направлении уменьшения концентрации

Движущей силой процесса молекулярной диффузии является градиент концентрации

dc/dn. Средняя величина градиента концентрации приближенно равна:

где Dc - изменение концентрации по толщине слоя, d - толщина слоя.

Согласно закону конвективной диффузии, количество вещества M, переданного в единицу времени из фазы к поверхности раздела фаз, пропорционально поверхности фазового контакта dF и разности концентраций в потоке C_ф и на границе раздела фаз C_ср:

где b - коэффициент массоотдачи.

Скорость переноса вещества из одной фазы в другую dM пропорциональна движущей силе процесса D, характеризующей степень отклонения систем от состояния равновесия, и поверхности контакта фаз dF. Следовательно:

где К коэффициент масссопередачи.