Массообменные процессы

Переход вещества из одной фазы в другую при их соприкосновении или переход вещества в объеме одной фазы из области с высокой его концентрацией в область с более низкой, называется массообменным процессом.

Переход вещества из объема одной фазы в объем другой фазы через поверхность раздела фаз называют массопередачей, а перенос вещества только в объеме фазы к поверхности раздела или от нее называют массоотдачей.

В процессе массообмена участвуют не менее двух фаз, через границу раздела которых переходит вещество, называемое распределяемой фазой. Фазу, из которой вещество уходит, называют отдающей, а фазу, в которое вещество переходит, - принимающей.

Массопередача проходит в три стадии:

1) перенос молекул распределяемого вещества из объема отдающей фазы к поверхности раздела;

2) переход молекул вещества через поверхность раздела;

3) перенос молекул вещества от поверхности раздела в объем принимающей фазы.

Первая и третья стадия могут происходить в результате молекулярной диффузии вещества, конвекции или совместного действия диффузии и конвекции. Переход вещества через границу раздела фаз происходит путем молекулярной диффузии. Эти способы переноса вещества аналогичны переносу тепла теплопроводностью и конвекцией. Только диффузионный перенос вещества происходит в неподвижных средах, относительно которых перемещается распределяемое вещество.

В подвижных средах перенос вещества осуществляется преимущественно естественной или вынужденной конвекцией. В случае ламинарного движения жидкости перенос вещества по нормали к направлению движения происходит главным образом молекулярной диффузией.

Массообменный процесс происходит до тех пор, пока не наступит динамическое равновесие. Динамическое равновесие наступает при достижении каждой фазой равновесной концентрации распределяемого вещества при данных внешних условиях.

Сопоставление рабочих и равновесных концентраций позволяет определить скорость и направление процесса, а также характеризует движущую силу процесса, мерой которой является разность между рабочей и равновесной концентрациями.