Объемные коэффициенты массоотдачи и массопередачи

ЛЕКЦИЯ № 12

Поверхность контакта фаз, к единице которой отнесены коэффициенты массоотдачи и массопередачи, в большинстве случаев трудно определить. Например, в барботажных массообменных аппаратах эта поверхность представляет собой совокупность поверхностей брызг, пены и пузырей; в насадочных аппаратах - некоторую «активную» часть геометрической поверхности насадки, смачиваемую жидкостью. Поэтому коэффициенты массоотдачи и массопередачи часто относят не к поверхности контакта фаз F, а к рабочему объему аппарата V, который связан с поверхностью зависимостью

, (1)

где а - удельная поверхность контакта фаз, т. е. поверхность, отнесенная к единице рабочего объема аппарата, м²/м³.

Подставляя в уравнения массопередачи величину F = aV, получим

. (2)

. (3)

Аналогичная подстановка в уравнения массопередачи дает:

. (4)

. (5)

Величины и называются объемными коэффициентами массоотдачи, а величины и - объемными коэффициентами массопередачи. Если масса распределяемого вещества в единицу времени измеряется в кг/с, а движущая сила процесса выражается разностью объемных концентраций (в кг/м³), то объемные коэффициенты массоотдачи и массопередачи имеют следующую размерность

Опытные значения и обычно обобщаются с помощью критериальных уравнений, отличающихся тем, что в критерий Nu' вместо , входит величина , а определяющий линейный размер заменяется тем же размером в квадрате, пропорциональным геометрической поверхности.

При использовании в расчетах объемных коэффициентов массоотдачи или массопередачи нет необходимости знать значения удельной поверхности а, трудно поддающейся определению, и расчет значительно облегчается. Вместе с тем в данном случае осложняется анализ процесса и результатов его изучения. Это объясняется тем, что различные факторы Нередко по-разному влияют на значение каждого из сомножителей К. (или ) и а, произведением которых является объемный коэффициент массопередачи (или массоотдачи).

Из уравнений массопереноса (2) - (5) находят рабочий объем аппарата V, зная который можно определить основные размеры аппарата.