massiülekandefaktor

Massiülekandefaktor ehk massiülekande koefitsient kirjeldab aine massivoogu läbi piirpinna ja seob selle kontsentratsioonide erinevusega: N_A = k (C_A,b − C_A,i). Koefitsientil on üksus m/s, kui kontsentratsioonid mõõdetakse mol/m^3. Massiülekandefaktor sõltub nii aineomadustest (difusivus D_AB, ruumiline lahustuvus) kui ka vooluhulkadest ja geomeetriast ning kujundab kiiruse piirpinna ületava massi ülekandes.

Gas- ja vedelfaaside süsteemides kasutatakse tavaliselt gaasifilmi k_g ja vedelafilmi k_l ning kahefaasilise ülekande korral kehtib 1/k_overall = 1/k_g + 1/k_l. Moolne voog A on N_A = k_g (C_A,b − C_A,i) = k_l (C_A,i − C_A,b), kus C_A,b on bulkfaasis ja C_A,i piirfaasis. Seega kogu ülekande kiirus sõltub mõlema faasi kineteetika ja füüsikalisest olekust.

Seotud suurused ja korrelatsioonid: Sherwood number Sh = k L / D_AB, kus L on iseloomulik pikkus ja D_AB difusioonimoodul. Töötades Re (reynolds number) ja Sc (Schmidt number) vahel käivad korrelatsioonid Sh = f(Re, Sc), mis annavad vähemalt hinnangu massiülekande koefitsiendile erinevates geomeetria- ja voolutingimustes. Lihtsamal tasandil kasvab k_g või k_l suuremal noolusel kiiremate voolude, kõrgema difusiooniga ja väiksema viskoossusega jne.

Rakendused: massiülekandefaktorit kasutatakse gaas- ja vedelfaasis massivahetuses, gaas-absorptsioonis ja desorptsioonis, kuivamisel, keemilistes reaktorites, toiduainete ja bioprosesside valdkondades ning vees lahustuvate ainete ülekande hindamisel.

Mõõtmine ja hindamine: koefitsiendi saab määrata eksperimentaalselt massiülekandkatsetega või tracer-tehnikatega, ning kasutada sobivaid korrelatsioone Re ja Sc sõltuvate andmete põhjal. Teine võimalus on teoreetiliste mudelite või kliiniliste standarditega ligikaudne hinnang sõltuvalt geomeetriast ja voolutingimustest.