поділити на дві основні групи: массообменниє процеси, які не супроводжуються хімічною реакцією (абсорбція), і хімічні реакції в системах В«газ? РідинаВ», коли реагенти знаходяться в різних фазах. У такому випадку спостерігається спочатку перехід реагентів між фазами, після чого протікає хімічна реакція (в одній або в обох фазах). Очевидно, массообмен в присутності хімічної реакції підкоряється тим же фізичним законам, що й без неї. Тоді математична модель перенесення речовини, отримана для випадку абсорбції, не ускладненою реакцією, може бути застосована і для опису масообміну в гетерофазних реакціях. У зв'язку з цим попередньо розглянемо математичну модель абсорбції, а потім перейдемо до більш складних випадків. Для визначеності будемо обговорювати надалі тільки газорідинні системи. br/>
3.1 массопередачи між газом і рідиною
Нехай є система В«газ? рідинаВ», що складається з газової фази, в якій присутній компонент А з парціальним тиском р А , і рідини, в якій розчинено це ж речовина з концентрацією з А . Будемо вважати, що на межі розділу фаз співвідношення між концентрацією розчиненої речовини і його парціальним тиском в газі відповідає закону Генрі, тобто досягнуто стан рівноваги між розчиненим і газоподібним речовиною А. Уявімо розподіл концентрацій і парціальних тисків речовини А поблизу поверхні розділу фаз таким чином ( рис. 23):
Рис. 23. Розподіл парціальних тисків і концентрацій речовини А в разі фізичної абсорбції
На видаленні від межі розділу фаз парціальний тиск компонента А в обсязі газової фази практично постійно, а по товщині ПГС воно знижується за рахунок переміщення частини речовини в рідку фазу. Аналогічно, концентрація речовини А в обсязі рідкої фази практично постійна, а в прикордонному рідинному шарі (ПЖС) вона підвищується до межі розділу за рахунок підживлення речовиною з газової фази. Відповідно до закону Генрі, можна записати:
р А ГФ = Н < span align = "justify"> А с А ГФ ,
де р А ГФ ? парціальний тиск речовини А на межі розділу фаз з боку газу, Па; з А ГФ ? концентрація речовини А на межі розділу фаз з боку рідини, моль/л; Н А ? константа Генрі, Па? л/моль.
Оберемо два потоки, за рахунок яких здійснюється массообмен. Вони спрямовані послідовно? перенесення речовини А з газової фази до межі розділу F A р і перенесення його від кордону розділу в рідку фазу: F A ж . У разі стаціонарного процесу ці потоки дорівнюють F A г = F A ж = F A . Рушійною силою потоків є різниця парціальних тисків з боку газу і різниця концентрацій з боку рідини.
.
Ці рівняння містять дві які визначаються експериментально величини? парціальний тиск і концентрацію речовини А на межі розділу фаз. Щоб виключити одну з них, прирівняємо величини потоків:
В
скористаємося рівнянням Генрі:
В
і знайдемо невідоме парціальний тиск
В
Підстановка цього співвідношення у величину потоку речовини з газової фази до поверхні розділу призведе до вираження
В
Останню формулу можна перетворити до наступного вигляду:
В
Величину називають коефіцієнтом массопередачи, а мольний потік речовини А, віднесений до поверхні масообміну, швидкістю массопередачи.
З наведеного рівняння випливає, що перенесення речовини А з газової в рідку фазу здійснюватиметься доти, поки його концентрація в рідині не досягне рівноважної величини При цьому рушійна сила процесу (різниця концентрацій на межі розділу і в об'ємі рідини) звернеться до нуль.
Кожне з доданків, що стоять у знаменнику вираження Km, характеризує опір масопереносу в одній з фаз, зокрема, 1/(НАbг)? опір ПГС, а 1/bж? ПЖС. Очевидно, що можливе існування двох крайніх випадків...
