5. Основной закон массопередачи. Физический смысл коэффициента массопередачи, расчет его величины.

Массопередача – переход распределяемого вещества из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз.

При массопередаче распределяемый компонент переходит из фазы с большим его содержанием в фазу, в которой его концентрация ниже. Причем, чем больше наблюдается отклонение от состояния равновесия, тем интенсивнее идет процесс массопередачи.

Для вывода уравнения массопередачи запишем еще раз уравнение массоотдачи как по газовой, так и по жидкой фазе

и

или

(1) и (2)

Примем, что на границе раздела фаз существует равновесие. Тогда справедливы уравнения или , где – тангенс угла наклона линии равновесия. Или

и

Подставив эти значения в уравнение (2), получим

или (3)

Сложим почленно левые и правые части уравнений (1) и (3), получим

или

Обозначим

и [для газовой фазы]

Получим для газовой фазы (4)

Если в уравнение (1) подставить значения у и угр из равновесных зависимостей, аналогично получим (5)

Здесь [для жидкой фазы]

Эти уравнения описывают переход массы из одной фазы в другую. Величины, обратные коэффициентам массоотдачи, называются диффузионными сопротивлениями на границе раздела фаз.

Величины и называются коэффициентами массопередачи. Физический смысл коэффициента массопередачи заключается в следующем. Он показывает, какое количество вещества переходит из одной фазы в другую за единицу времени через единицу площади поверхности контакта фаз при движущей силе массопередачи равной единице.

6. Определение коэффициента распределения и его физический смысл.

Отношение составов фаз при равновесии наз. коэффициентом распределения .

На графике коэффициент распределения равен тангенсу угла наклона линии равновесия, если она прямолинейна, что часто соответствует сорбционным процессам. Для криволинейной зависимости коэффициент распределения равен тангенсу угла наклона касательной в данной точке равновесной кривой.

По величине коэффициента распределения можно судить об экстракционной способности растворителя, т.е. чем больше m, тем выше способность данного растворителя извлекать целевой компонент. Данная величина определяется для каждой системы опытным путем, так как попытки её расчета теоретическим путём не увенчались успехом.

Скорость процесса экстракции и величина коэффициента распределения растут с повышением температуры, однако при этом часто падает избирательность экстрагента.

7. Определение мольных объемов газов и жидкостей.

Из закона Генри следует, что мольная доля растворенного газа (или, другими словами, растворимость) прямо пропорциональна парциальному давлению газа ( – равновесное парциальное давление растворяемого газа, – константа Генри, Па.).

Из закона Дальтона следует, что мольная или объемная доля любого компонента смеси идеальных газов равна или при равновесии .

В случае идеальных смесей жидких компонентов фазовое равновесие подчиняется закону Рауля, из которого следует, что мольная доля легколетучего компонента А в жидкости равна , где – давление насыщенного пара данного чистого компонента при определенной температуре (справочная величина).