Массообмен. Основные стадии и закономерности массопереноса

Итоговый механизм массопереноса (3) складывается из трех механизмов: диффузионного (м олекулярного) (4), т урбулентного (5) и к онвективного (6) (далее обозначаемые как м, т, к):

= - (D_i + D _т) + , (3)

Молекулярный поток вещества , (4)

в том числе для изотермической системы (4`)

Турбулентный поток вещества (5)

Конвективный поток массы или вещества (6)

Здесь используются следующие обозначения параметров i – того компонента: ρ_i – плотность, - мольная масса, c_i – мольная концентрация, - градиент концентрации, - градиент химического потенциала, D_i и D _т – коэффициенты молекулярной и турбулентной диффузии соответственно, - удельный поток – количество вещества i – того компонента, проходящего через единицу поверхности за единицу времени в единице объема.

Поскольку объем среды, участвующей в турбулентных пульсациях, значительно превышают молекулярные размеры, интенсивность турбулентного переноса массы в ограниченном пространстве может быть существенно (на порядки) выше молекулярного (вплоть до ). При конвективном движении среды поток массы (или вещества) определяется как сумма конвективного и молекулярного переноса, а при турбулентном режиме конвективного массопереноса к ним добавляется и турбулентная составляющая. Несмотря на это, механизмы массообменных процессов имеют преимущественно молекулярную природу и соответствующий масштаб. Поэтому механизмом переноса, наиболее существенным для любого процесса массообмена, является диффузионный (молекулярно- (ионно-) и(или) турбулентно-диффузионный) механизм, который управляется термодинамикой молекулярной системы. В этой связи рассмотрим условия фазовых равновесий, нарушение которых активирует движущие силы молекулярной природы и определяет направление процессов массопереноса.