Transport Antarfase dalam Campuran Nonisothermal

Interphase Transport in Nonisothermal Mixtures

Di sini kita membangun dari diskusi sebelumnya tentang difusi biner untuk memberikan cara dalam memprediksi perilaku operasi transfer massa seperti distilasi, absorpsi, adsorpsi, ekstraksi, pengeringan, filtrasi membran, dan reaksi kimia heterogen. Bab ini memiliki banyak fitur yang sama dengan Bab 6 dan 14. Ini secara khusus terkait erat dengan Bab 14, karena ada banyak situasi di mana analogi antara transfer panas dan massa dapat dianggap sebagai akurat.

Namun, ada perbedaan penting antara transfer panas dan massa, dan kita akan menghabiskan banyak bagian dari bab ini untuk mengeksplorasi perbedaan tersebut. Karena banyak operasi transfer massa melibatkan antarmuka cair-cair, kita harus menangani distorsi bentuk antarmuka oleh gaya gesekan viskos dan oleh gradien tegangan permukaan yang dihasilkan dari inhomogenitas dalam suhu dan komposisi. Selain itu, mungkin ada interaksi antara transfer panas dan massa, dan mungkin ada reaksi kimia yang terjadi. Selain itu, pada laju transfer massa yang tinggi, profil suhu dan konsentrasi mungkin terdistorsi. Efek ini memperumit dan kadang-kadang membatalkan analogi yang rapi antara transfer panas dan massa yang mungkin diharapkan.

Dalam Bab 14, transfer panas antarfase melibatkan perpindahan panas ke atau dari permukaan padat, atau transfer panas antara dua fluida yang dipisahkan oleh permukaan padat. Di sini, kita akan menemui transfer panas dan massa antara dua fase yang berdampingan: cair-cair atau cair-padat. Ini menimbulkan pertanyaan tentang bagaimana mempertimbangkan hambatan difusi yang disediakan oleh fluida di kedua sisi antarmuka.

Kita mulai bab ini dengan mendefinisikan, dalam 22.1, koefisien transfer massa dan panas untuk campuran biner dalam satu fase (cair atau gas). Kemudian di 22.2, kita menunjukkan bagaimana solusi analitik untuk masalah difusi menghasilkan ekspresi eksplisit untuk koefisien transfer massa. Dalam bagian itu, kami memberikan beberapa ekspresi analitik untuk koefisien transfer massa pada angka Schmidt yang tinggi untuk sejumlah sistem yang relatif sederhana. Kami menekankan perilaku berbeda dari sistem dengan antarmuka cair-cair dan cair-padat.

Di 22.3, kami menunjukkan bagaimana analisis dimensional mengarah pada prediksi yang melibatkan angka Sherwood (Sh) dan angka Schmidt (Sc), yang merupakan analog dari angka Nusselt (Nu) dan angka Prandtl (Pr) yang didefinisikan dalam Bab 14. Di sini, penekanan adalah pada analogi antara transfer panas dalam fluida murni dan transfer massa dalam campuran biner. Kemudian di 22.4, kami melanjutkan ke definisi koefisien transfer massa untuk sistem dengan difusi di dua fase yang berdekatan. Kami menunjukkan bagaimana menerapkan informasi tentang transfer massa dalam fase tunggal untuk memahami transfer massa antara dua fase.

Akhirnya, dalam lima bagian terakhir bab ini, kami membahas beberapa efek yang khas untuk sistem transfer massa: transfer massa dengan reaksi kimia (§22.5), interaksi proses transfer panas dan massa dalam konveksi bebas (§22.6), faktor-faktor yang menyulitkan dari gaya tegangan antarmuka dan efek Marangoni (22.7), distorsi profil suhu dan konsentrasi yang muncul dalam sistem dengan laju transfer massa bersih yang besar di antarmuka (22.8); dan akhirnya analisis matriks transportasi massa dalam sistem multikomponen. Dalam bab ini, penekanan diberikan pada perilaku yang tidak analog dari sistem transfer panas dan massa.

Dalam bab ini, kami telah membatasi diskusi pada beberapa topik kunci transfer massa dan korelasi koefisien transfer. Informasi lebih lanjut tersedia dalam buku teks khusus tentang topik ini dan yang terkait.

Sub-bab yang dibahas dalam bab ini, anttara lain;