КОЭФФИЦИЕНТ МАССООТДАЧИ

В ГАЗОВОЙ ФАЗЕ

Содержание работы

 

Как отмечалось в описании предыдущей работы, скорость протекания любого массообменного процесса, то есть процесса переноса одного или нескольких компонентов из одной фазы в другую, определяется скоростями переноса вещества в каждой из фаз. При этом интенсивность переноса вещества из ядра фазы к межфазной поверхности (или наоборот) может быть охарактеризована величиной коэффициента массоотдачи. Теория и практика определения коэффициента массоотдачи в жидкой фазе (в системе газ — жидкость) описана в работе 3.3.

В том случае, если выполнение данной работы предшествует определению коэффициента массоотдачи в жидкой фазе, необходимо ознакомиться с введением к работе 3.3.

Здесь же ещё раз отметим, что если диффузионное сопротивление переносу компонента из одной фазы в другую (в системе газ — жидкость) целиком сосредоточено в газовой фазе, то коэффициент массоотдачи численно равен коэффициенту массопередачи К_у, среднее значение которого определяется выражением:

 

,

(3.4.1)

 

где j - поток вещества из одной фазы в другую или, что то же самое, масса либо количество вещества, переносимого за единицу времени;

- средняя (вдоль поверхности массообмена) движущая сила массопередачи;

А – площадь поверхности массообмена.

 

При определённых условиях средняя движущая сила массопередачи вычисляется по формуле:

 

,

(3.4.2)

 

где D с _н и D с _к – соответственно, разность рабочей (в ядре фазы) и равновесной концентраций в начальном (например, нижнем) и конечном (например, верхнем) сечениях аппарата.

Заметим, что в формуле (3.4.1) индекс «у» у символа коэффициента массопередачи К_у в данном случае не означает молярную долю компонента, а является лишь формальным указанием на определение концентраций именно в газовой фазе. В той же формуле символом «с» условно обозначена концентрация компонента в фазе без привязки этого символа к конкретным единицам измерения концентрации.

Все величины, фигурирующие в (3.4.1) легко поддаются инструментальному измерению. Следовательно, определив экспериментально величину К_у, с уверенностью можно судить о равновеликом значении коэффициента массоотдачи b _у, то есть

 

b у @ Ку.

(3.4.3)

 

Единственным необходимым условием для выполнения равенства (3.4.3) является пренебрежимо малое значение диффузионного сопротивления переносу компонента в жидкой фазе. Такому условию отвечают процессы абсорбции (десорбции) очень хорошо растворимых газов жидкостями, например, процессы в системе вода + аммиак — воздух + аммиак, а также процессы испарения жидкости в газ или процессы поглощения жидкостью паров того же вещества из газовой фазы.

Следовательно, система воздух + водяной пар — вода может служить модельной системой для определения коэффициента массоотдачи в газовой фазе.

Содержание водяных паров в воздухе может быть определено инструментально, например, с помощью психрометра.

 

Цель работы: экспериментальное определение среднего коэффициента массоотдачи в газовой фазе при абсорбции водяного пара из воздуха водой в насадочном аппарате; сравнение полученного значения со значением, рассчитанным по эмпирической формуле.