Массопроводность, массоотдача, массопередача

В системах с твердой фазой, особенно в пористых телах, также возникают процессы массобмена, вызываемые различными физическими факторами, включая и температурные и концентрационные градиенты. Анализ механизмов переноса влаги в капиллярнопористых телах при сушке показывает, что внутренний массоперенос при изотермических условиях описывается также уравнением (9.1), где D – представляется как некий коэффициент внутренней диффузии. Массообмен, протекающий в соответствии с законом Фика (при этом конвективные потоки массы отсутствуют) называют массопроводностью. При этом w=0 и уравнение (9.3) вырождается в дифференциальное уравнение массопроводности

Отмечая явную аналогию между дифференциальными уравнениями теплопроводности и массопроводности, а также уравнениями, отражающими закон Фика и закон Фурье, сформулируем аналогично и граничные условия для массопроводности. При ГУ-1 задают концентрацию мигрирующего вещества на поверхности раздела фаз miп; при ГУ-2 – поток массы через единицу этой поверхности jiп; при ГУ-4 – значение производной около поверхности раздела фаз.

При ГУ-3 рассматривается процесс массообмена межу твердой или жидкой поверхностью и окружающей средой, как это рассматривалось в предыдущем параграфе. Для расчета массоотдачи используется уравнение массоотдачи, аналогичное уравнению закона Ньютона-Рихмана, впервые предложенное А. Н. Щукаревым.

(9.4)

где – плотность потока массы при массоотдаче; – коэффициенты массоотдачи, отнесенные к разности концентраций или парциальных давлений, соответственно; индексы "п" и "0" показывают, что соответствующие значения берутся на поверхности и вдалеке от нее, вне пограничного слоя. Величина коэффициента массоотдачи зависит от многих факторов, в том числе от свойств компонентов смеси, ее температуры и давления, а также режимов ее движения.

При установившемся режиме удельный поток массы, передаваемый массотдачей, равен потоку, передаваемому массопроводностью через пристенный слой смеси. Приравнивая правые части формул (9.4) и (9.1), из этого массового баланса получаем дифференциальное уравнение массоотдачи (в координатах рис. 9.1)

(9.5)

которое содержит две неизвестных и которое можно решить лишь совместно с другими дифференциальными уравнениями массобмена.

Если рассматривать массообмен между двумя жидкими или газообразными средами, разделенными проницаемой стенкой, то такой процесс принято называть массопередачей (см. рис. 9.2). Здесь внутри стенки осуществляется массопроводность, а снаружи с обеих сторон – массоотдача. Анализируя материальный баланс при массопередаче, нетрудно получить основное расчетное уравнение для неограниченной плоской стенки

где – толщина стенки.

Рис. 9.2 Масопередача через плоскую стенку

Заканчивая параграф, еще раз подчеркнем, что все приведенные нами уравнения для массообмена полностью аналогичны уравнениям, описывающим процессы теплообмена, и если для температуры и концентрации ввести одинаковые обозначения, они просто не будут различаться. Такая же аналогия просматривается и относительно гидромеханических процессов, так что принято говорить о тройной аналогии, подчеркивая тем самым философскую концепцию о единстве материального мира.

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 854; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!