massatransfercoëfficiënt

Massatransfercoëfficiënt is een parameter die de snelheid aangeeft waarmee massa wordt getransporteerd tussen twee fasen of binnen één fase, onder invloed van een drijvende kracht zoals een concentratieverschil of een drukverschil. In eenvoudige notaties kan de stofstroom per oppervlakseenheid worden geschreven als N_A = k (C_A^* − C_A), waarbij C_A^* de grensvlakconcentratie is en C_A de bulkconcentratie in de fase van interesse. De coëfficiënt k varieert afhankelijk van de gebruikte fase en de geometrie; veel voorkomende aanduidingen zijn k_L voor de vloeistoffilm (liquid-side) en k_G voor de gasfase (gas-side). In systemen met twee fasen wordt de totale overdracht vaak beschreven met N_A = k_L a (C_A^* − C_A) of N_A = k_G a (C_A^* − C_A), waarbij a de interfaciale oppervlakte per volume is.

De massatransfercoëfficiënt hangt af van factoren als diffusiviteit D_A, viscositeit, temperatuur en het stromingsregime. Om overdracht te vergelijken wordt vaak de Sherwood-nummer gedefinieerd: Sh = k L / D_A, waarmee k kan worden gerelateerd aan de diffusiviteit via dimensionlessanalogieën met de Reynolds- en Schmidt-getallen (Re en Sc). Er bestaan diverse empirische en theoretische correlaties die k uitdrukken als functie van Re, Sc en geometrie (platen, buizen, bedden, bellen, druppels).

Experimenteel kan de massatransfercoëfficiënt worden bepaald met tracerproeven, absorptietesten of gasopnameproeven, door het observeren van tijdsafhankelijke concentratie- of drukveranderingen. Massatransfercoëfficiënt is essentieel in processen zoals absorptie, desorptie, gas-eluent overdracht in vloeistoffen en bioprocessen.