Визначення напрямку процесу і рушійної сили.
Розглянемо дві схеми в яких:
а) робоча вища за рівноважну тут в будь-якій точці >* ( робоча , рівноважна *) <* оскільки процес прямує до рівноваги, то а Це процес абсорбції. | б) рівноважна вища за робочу тут в будь-якій точці <* ( робоча , рівноважна *) >* оскільки процес прямує до рівноваги, то , а Це процес десорбції. |
Рушійна сила:
а)-* або *-(абсорбція);
б) *-або -* (десорбція).
Оскільки рушійна сила змінюється , вводиться середня рушійна сила ∆ср або ∆ср, які використовуються в основному рівнянні масопередачі.
Для процесів масопередачі і теплопередачі, масовіддачі і тепловіддачі, дифузії і теплопровідності існує аналогія і процеси ці описуються подібними рівняннями:
Теплопровідність Q = - I закон Фур’є для теплопровідності - коефіцієнт теплопровідності фізична константа - градієнт температури | Дифузія М = - І закон Фіка для дифузії в нерухомому середовищі - коефіцієнт дифузії фізична константа - градієнт концентрації |
ІІ закон теплопровідності в нерухомому середовищі (Фур’є-Кірхгофа):
де - коефіцієнт температуропровідності
ІІ закон дифузії
Тепловіддача Масовіддача
- коефіцієнт тепловіддачі | - коефіцієнт масовіддачі розмірність залежить від розмірності С. Якщо С має розмірність |
Оскільки при масовіддачі використовують розрахунки по фазам Фх і Фу, то відповідно використовують рівняння масовіддачі:
Коефіцієнти масовіддачі визначають аналогічно коефіцієнтам тепловіддачі через критеріальні рівняння
Тепловий критерій Nu (Нусельта)
де
Дифузійний критерій Nuд відповідно
де дифузійний критерій Прандтля
Механізм теплопередачі коефіцієнт теплопередачі | Механізм масопередачі коефіцієнт масопередачі |
Коефіцієнти масопередачі входять в основне рівняння масопередачі:
або
Відомо, що
- тепловий опір пограничного шару гарячого теплоносія, - стінки,
- пограничного шару холодного теплоносія.
Відповідно при масопередачі:
або
опір границі розподілу фаз відсутній, оскільки при виводі рівняння між граничними значеннями yгр і хгр передбачається існування рівноваги:
- опір газової фази; - опір рідкої фази.
Розглянемо співвідношення опорів на прикладі абсорбції для добре і погано розчинених газів
1) (погано розчинений газ)
2) 0 (добре розчинений газ)
порівнюємо:
1) при 0 і .
Весь опір зосереджений в газовій фазі і для розрахунків масопередачі зручніше використовувати рівняння масопередачі виду
2) при (погано розчинений газ) і весь опір зосереджений в рідкій фазі ( )
Для розрахунків масопередачі зручніше використовувати основне рівняння масопередачі виду
M = kxFD
Визначення середньої рушійної сили по аналогії з Dtср:
де
де