Перенос вещества между фазами обусловлен разностью кон­центраций компонента в контактирующих фазах. При этом между фазами отсутствует равновесие. В результате массообмена концен­трация каждого компонента в обеих фазах изменится и" в конце концов наступит состояние равновесия. Состояние равновесия следует понимать так, что обмен между фазами не прекращается, однако скорости перехода компонентов из одной фазы в другую выравниваются. Это проявляется внешне в том, что все характе­ристики обеих фаз могут оставаться сколь угодно долго неизмен­ными. В состоянии равновесия между концентрациями любого компонента смеси в обеих фазах имеется определенная зависимость. Так, если в фазе L концентрация какого-то компонента л:', а в фазе G— концентрация у'*, то в состоянии равновесия

Соотношение между фактической концентрацией и равновес­ной позволяет судить о направлении процесса. Если фактическая концентрация компонента в фазе G больше равновесной {у' > > у'*), то данный компонент будет переходить из фазы G в фазу L. Если имеет место обратное соотношение, то переход вещества про­исходит из фазы L в фазу G. В зависимости от процесса и участвую­щих в нем веществ определяется конкретный вид уравнений (XII,19) и (XII,20).

4. Основные законы процесса межфазного массообмена

Схема переноса вещества между фазами представлена на рис. XI1-1. Пусть в фазе G концентрация у рассматриваемого ком­понента больше равновесной, т. е. компонент переходит из фазы G в фазу L. Скорость переноса вещества равна М. Интересующий нас компонент должен быть перенесен к границе раздела фаз, чтобы был осуществлен процесс массообмена между фазами. Пере­нос вещества к границе раздела фаз осуществляется двояко: кон­вективной диффузией, т. е. в результате движения частиц данной фазы, и молекулярной диффузией, т. е. в результате движения молекул через слой данной фазы.

Поэтому в каждой фазе различают ядро, т. е. основную часть потока данной фазы, в котором перенос вещества обусловлен главным образом конвективной диффузией, и различают погранич­ные слои толщиной б_G и S_L, примыкающие в границе раздела фаз. Здесь массоперенос вызывается главным образом молекулярной диффузией, роль которой увеличивается по мере приближения к границе раздела фаз. Толщина пограничного слоя зависит от скорости движения фаз.

соответственно

x'*=f₂(y')

(XII,19)

(XI 1,20)

м_а+-Щ^(Х11'²³⁾

ООО

О г

Ядро сразы

о G

о

п о

о

о о с>

и ^г О о и

о ©г" С о^{г с} о^с

О О С о О

0^{С С}о

Ядро фазы

ijW

Граница раздела (раз

Рис. XII-1.Схема процесса массообмена между двумя фазами.

Коэффициенты диффузии в жидкостях при 20 °С можно рас-

считать по формуле

о _ 110-°

1

Мл¹ Mb

(XII,24)

AB^W + xtff "

где ц — вязкость растворителя, мПа-с; А и В — поправочные коэффициенты для диффундирующего вещества и растворителя, которыми учитывают откло ние свойств данного вещества от свойств неассоциированных веществ.

Г с о о ^Со©^Со Л J

О _ Г)

У -

D-

0,0043- Ю-^Т³'²

" pW+WT

УжГ

где Т — температура; р — давление; va vlvb— молекулярные объемы газов Л и В; Ма и Mb — молекулярные массы газов А и В.

& .А

и

к

ИМ

о с

г

о

о .г

Vi