Massansiirtokertoimet ovat kemiantekniikan keskeisiä parametreja, joita käytetään massansiirtonopeuden määrittämiseen vaiheiden välillä. Näiden kertoimien tarkka laskeminen auttaa optimoimaan prosessit, kuten tislauksen, imeytymisen ja uuton. Tässä artikkelissa käsitellään yhteisiä tekniikoita ja annetaan käytännön esimerkkejä massansiirtokertoimien laskemisesta.

Massansiirtokertoimien laskentamenetelmät

Massasiirtokertoimien, kuten empiiristen korrelaatioiden, dimensiottomien numeroiden ja kokeellisten mittausten, arviointiin on olemassa useita menetelmiä. Menetelmän valinta riippuu järjestelmän erityispiirteistä ja käytettävissä olevista tiedoista.

Empiiriset korrelaatiot

Empiiriset korrelaatiot liittyvät massasiirtokertoimeen mitattavissa oleviin parametreihin, kuten virtausnopeuksiin, nesteiden ominaisuuksiin ja järjestelmän geometriaan. Yhteisiä korrelaatioita ovat esimerkiksi Sherwood-luku (Sh), Reynolds-luku (Re) ja Schmidt-luku (Sc).

Sh = 0,664 Re1/2 Sc1/3

Käytännön laskenta Esimerkki

Oletetaan, että ilma virtaa nesteen pinnan yli ja tavoitteena on määrittää massansiirtokerroin happea varten. Koska tietoihin sisältyy virtausnopeus, nesteen ominaisuudet ja järjestelmän mitat, laskentaan kuuluu:

  • Lasketaan Re ja Sc nesteominaisuuksien ja virtausolosuhteiden perusteella
  • Empiirisen korrelaation soveltaminen Sh:n löytämiseksi
  • Sherwood-numeron käyttäminen massasiirtokertoimen määrittämiseen (k)

Esimerkiksi jos Re = 1000 ja Sc = 600, Sh .064 × 10001/2 × 6001/3. S.h:n arvoa voidaan käyttää k:n löytämiseen jakamalla s. sen ominaispituudella ja nesteen diffuusiteetillä.

Yhteenveto

Massasiirtokertoimien laskeminen edellyttää sopivien menetelmien valintaa, empiiristen korrelaatioiden soveltamista ja järjestelmätietojen käyttöä. Nämä laskelmat ovat välttämättömiä massavaihtoon liittyvien kemiallisten prosessien suunnittelussa ja optimoinnissa.