Massatransportcoëfficiënten

Massatransportcoëfficiënten zijn parameters die in de theorie van massaoverdracht aangeven hoe gemakkelijk een stof A zich verplaatst door diffusie en convectie tussen verschillende fasen of binnen één fase. Ze komen tot uiting in de fluxrelaties die het vervoer van A koppelen aan concentratieverschillen; veelvoorkomende vormen zijn N_A = k_G a (C_A,bulk − C_A,interface) voor extern vervoer over een grenslaag en N_A = k_L a (C_A,interface − C_A,L) voor intern vervoer binnen een fase. Het algehele transfercriterium kan worden weergegeven met een gecombineerde coefficient K a die beide zijden omvat.

De massatransportcoëfficiënt is gerelateerd aan moleculaire diffusie via Fick’s wet en hangt af van krachten zoals stroming, viscositeit, diffusiviteits constants en de geometrie van het systeem. Daaraan is de dimensieloze Sherwood-nummer Sh gekoppeld: Sh = k L / D_AB, waarbij L een karakteristieke lengte is en D_AB de diffusiviteit van de betrokken stof. Sh kan worden uitgedrukt in afhankelijkheden van Re (Reynoldsnummer) en Sc (Schmidt-nummer) via empirische correlaties; bijvoorbeeld voor bepaalde laminaire stromingen geldt een vorm als Sh ≈ 2 + 0,6 Re^0,5 Sc^1/3, terwijl andere regimes andere relaties hebben.

Er zijn twee hoofdtypen coëfficiënten: externe coëfficiënten die het transport door grenslagen nabij een oppervlak beschrijven, en interne (intraphase) coëfficiënten die transport binnen een fase of een poreus medium weergeven. Interfaciale coëfficiënten behandelen de grens tussen fasen.

Toepassingen bevinden zich in de chemische en milieu-engineering, processen zoals gasabsorptie/desorptie, droging, destillatie, elektrochemische cellen en contaminantentransportmodellering.