75. Движущая сила массопередачи. Способы выражения состава фаз

Для отдающей фазы движущей силой массопередачи является разность рабочей и равновесной концентраций (долей) распределяемого компонента. Для принимающей фазы движущая сила массопередачи – разность равновесной и рабочей концентраций (долей) этого компонента. Следовательно, отрезки aa_у и aa_х на рис. 4.7 графически отображают значения текущих движущих сил в точке а рабочей линии для газовой, Δу_а (кмоль компонента/кмоль газовой фазы), и жидкой, Δх_а (кмоль компонента/кмоль жидкости): Δу_а=у_а-у_а* ; Δх_а=х_а*-х_а Согласно приведенному рисунку движущие силы на входе газовой фазы в аппарат по газовой и жидкой фазе Δу_н и Δу_н соответственно: Δу_н=у_н-у_н* ; Δх_н=х_н*-х_н . Для выхода газовой фазы из аппарата движущие силы по газовой и жидкой фазе Δу_к и Δу_к соответственно: Δу_к=у_к-у_к* ; Δх_к=х_к*-х_к. На рисунке дан пример для противоточного аппарата, в котором газовая фаза является отдающей, а жидкая – принимающей. Для упрощения восприятия рабочая и равновесная линии приняты прямыми. Как видно из рисунка, рабочая линия лежит выше равновесной, так как газовая фаза является отдающей. Точка a на рабочей линии AB характеризует некие промежуточные взаимосвязанные действующие (рабочие) молярные доли распределяемого компонента в жидкой и газовой фазах х_а и у_а соответственно.

Проведя через точку a горизонталь до линии равновесия у*=f(x), на пересечении с ней получим точку a_x Абсцисса этой точки характеризует х_а* – молярную долю распределяемого компонента в жидкости, равновесной с газовой фазой, молярная доля распределяемого компонента в которой у_а. Проведя через точку a вертикаль, в месте пересечения ее с линией

равновесия получим точку a_y . Ордината этой точки характеризует у_а – молярную долю распределяемого компонента в газовой фазе, равновесной с жидкостью, молярная доля распределяемого компонента в которой х_а . То, что у_а >у_а*; х_а<х_а* является доказательством того, что компонент переходит из газовой фазы в жидкую (газовая фаза – пересыщенная, жидкая – ненасыщенная).

Если рабочая и равновесная линии массообменного процесса являются прямыми, то средняя движущая сила массопередачи может быть рассчитана по следующим формулам: ;

Способы выражения состава фаз. В массообменных процессах обычно приходится иметь дело не с чистыми компонентами, а с их смесями в разных фазах. Количественный состав фаз обычно выражают через объемные массовые или мольные концентрации. Объемные концентрации – кол-во кг или кмоль в ед объема фазы. , . х - содержание компонента в жидкой фазе; у - содержание компонента в газовой фазе.

Массовые и мольные концентрации – отношение кол-ва данного компонента к кол-ву всей фазы. ( ; )

Относительные массовые и мольные концентрации – отношение кол-ва данного компонента к кол-ву инертного носителя, кот не участвует в процессе переноса и кол-ва, кот. остается неизменным. ( ; ).

Пусть смесь состоит из компонентов A, B, C,…,K,…,N, массовые доли (проценты) которых в смеси и мольные массы (кг/кмоль) компонентов равны M_A,M_B,M_C,…,M_K,…,M_N. Число моль любого компонента, например компонента К, на 1 кг смеси составляет . Соответственно, кол-во этого компонента в смеси (в мол. долях) равна . Если пересчитать наоборот, это значит выразить массовые доли компонентов через мольные , получим