Для температуры t коэффициент диффузии в жидкости опреде­ляется уравнением

Dt =D₂₀ — 20)] (XII,25)

где b — коэффициент, определяемый по формуле

Ь =-0V^/2/p^1/3 (XII,26)

[Л — вязкость растворителя при 20 °С, мПа-с; р — плотность растворителя, кг/м³.

Конвективная диффузия. Согласно закону конвективной диф­фузии, количество вещества М, переданного в единицу времени из фазы к поверхности раздела фаз, пропорционально поверхности фазового контакта dF и разности концентраций в потоке С_ф и на границе раздела фаз С_гр, т. е.

dM = $(C<b-C_rp)dF (XII,27)

где Р — коэффициент массоотдачи.

Коэффициент массоотдачи представляет собой массу вещества, переданную через единицу поверхности в единицу времени при разности концентраций в ядре потока и на границе раздела фаз, равной единице. Коэффициент массоотдачи определяется гидро­динамическими, физико-химическими факторами, а также геоме­трией и размерами системы. Обычно общий вид подобных уравне­ний следующий:

Nu_a = A Re^mPr^ (XI 1,23)

где Nu^= $l/D — диффузионный критерий Нуссельта; Re = до/р/н-= wl/v— критерии Рейнольдса; Рг_д = \i/pD — v/D — диффузионный критерий Прандтля.

Величины коэффициента А и показателей степени т и п опре- деляются в результате обработки экспериментальных данных.

5. Основное уравнение массопередачи

Скорость переноса вещества из одной фазы в другую dM пропорциональна движущей силе процесса А, характеризующей степень отклонения системы от состояния равновесия, и поверх­ности контакта фаз dF. Следовательно

dM = /С_д A dF (XII,29)

где К_А — коэффициент массопередачи.

Коэффициент массопередачи характеризует массу вещества, переходящего из одной фазы в другую в единицу времени через единицу поверхности контакта фаз при движущей силе процесса, равной единице, нижний индекс А характеризует способ выра­жения движущей силы процесса А, которая может быть выражена в любых единицах. Однако независимо от этого А = С* — С, где С — фактическая концентрация в ядре потока одной из фаз, а С* — равновесная концентрация в той же фазе. Если С > С*,

то А = С — С*. Из сопоставления уравнений (XI 1,27) и (XII,29) нетрудно установить, что размерности коэффициентов массопере­дачи и массоотдачи одинаковы.

Для процессов массообмена, протекающих в газовой фазе (например, абсорбция), движущую силу можно выразить также через разность парциальных давлений компонента в газе р и при равновесии /?*, т. е. А = р — /?*. В зависимости от способа выражения движущей силы процесса будут изменяться размер­ность Ка и уравнение для его расчета. Иногда используют объем­ный коэффициент массопередачи, относя количество переданной массы к единице объема аппарата или контактной зоны. В этом случае уравнение массопередачи записывают в виде

dM = A dV = (КJ) A dV (XII ,30)

где / — поверхность контакта фаз в единице объема аппарата или контактной зоны, mVm³; Kv — объемный коэффициент массопередачи равен

Ky = KJ (XII,31)

6. Закон аддитивности фазовых сопротивлений массопереносу

В соответствии со схемой, приведенной на рис. XI1-1, про­цесс массопередачи из фазы G в фазу L можно представить следую­щими уравнениями:

массопередачи

dM=K_y(y-y*)dF

или

y-y* = -$TF ' <^Х11'³²>

конвективной диффузии со стороны фазы G к границе раздела фаз и от границы раздела в фазу L

dM = $у (у — */гр) dF dM = $_x(x_rp—x)dF '

или

<^ХП'³³> (XII,34)

Уравнение равновесия между фазами представим в виде пря­мой

у*=а + тх (XII,35)

223