Уравнения массоотдачи и массопередачи при абсорбции

При отсутствии равновесия между фазами происходит переход вещества из одной фазы в другую; этот процесс называют массопсредачей. Аналогично теплопередаче массопередача является сложным процессом, состоящим из процессов переноса вещества в пределах каждой из фаз (массоотдача) и переноса вещества через границу раздела фаз. Обычно считают, что сопротивление переходу вещества на границе фаз отсутствует. Такое предположение равносильно допущению о существовании в каждый момент времени равновесия у поверхности соприкосновения фаз.

Движущей силой процесса переноса вещества является отклонение системы от равновесия, т. е. различие химических потенциалов. Если внутри фазы возникает градиент химического потенциала gradp^ = ^-^,.

dz

то количество компонента А, переносимого в направлении z через поверхность F за единицу времени пропорционально gradp* и составляет.

где D — коэффициент диффузии; с_л — концентрация компонента А.

Выражая i_A через мольную долю х_А компонента А и коэффициент активности у_А с помощью зависимости i_A = RT (x_Ay_A)_t можно получить [4]:

_ din у.

Если принять, что у_А не зависит от х_Ау то-— = 0 и.

<�Ьл

Уравнение (21.33) выражает закон Фика_у причем в нем градиент химического потенциала заменен на градиент концентрации. Знак минус в этом уравнении показывает, что перенос происходит в направлении.

d с_л

уменьшения концентрации, т. е. градиент —— - отрицательная величина.

dz

В таком виде это уравнение используется при практических расчетах, т. е. за движущую силу принимают разность концентраций и считают, что количество передаваемого вещества пропорционально поверхности раздела фаз и движущей силе. В процессе массоотдачи движущей силой служит разность между концентрацией передаваемого вещества в основном объеме фазы и его концентрацией у границы раздела фаз. Если эта разность положительна, то вещество передается из фазы к границе раздела, а если она отрицательна, — в обратном направлении.

При рассмотрении процесса массопередачи за движущую силу принимают разность между фактической концентрацией компонента в одной из фаз и равновесной концентрацией в ней данного компонента. Указанные представления о процессах массоотдачи и массопередачи равносильны предположению о существовании в каждой из фаз некоторого сопротивления процессу переноса веществ. В отсутствии сопротивления у поверхности раздела общее сопротивление процесса массопередачи складывается из сопротивлений в каждой из фаз, т. е. существует аддитивность фазовых сопротивлений.