Stoffübergangskoeffizient
Der Stoffübergangskoeffizient (weitere Schreibweise , im amerikanischen Sprachraum auch ) ist ein Maß für einen pro Fläche übertragenen Volumenstrom. Er hängt von der Austauschfläche, dem Konzentrationsgradienten und dem Stoffmengenstrom ab.[1]
Definition
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Stoffübergangskoeffizient ist eine Diffusionsgeschwindigkeitskonstante, die aus dem Stoffmengenstrom, der Stoffübertragungsfläche und der Konzentrationsdifferenz als Triebkraft berechnet werden kann[2]
mit:
- : Stoffmengenstrom in mol/s
- : effektive Stoffübertragungsfläche in m2
- : Konzentrationsdifferenz in mol/m3.
Die Einheit von entspricht einem Volumenstrom durch ein Oberflächenelement oder gekürzt .
Weitere Ausdrucksformen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Mittlerer Stoffübergangskoeffizient
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Für eine ebene Platte (normal zur -Achse) ist die Änderung des Konzentrationsprofils in der dünnen wandnahen Grenzschicht groß im Verhältnis zu den übrigen Koordinatenachsen. Dann genügt es nur die Diffusion in -Richtung zu betrachten und es ergibt sich ein mittlerer Stoffübertragungskoeffizient
entlang der charakteristischen Länge .[1] Bei dünnen Grenzschichten ist diese Argumentation auch auf andere Geometrien übertragbar.
Verhältnis aus tatsächlichem zu diffusiven Stoffübergang
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Ein Maß für den tatsächlichen Stoffübergang im Verhältnis zum rein diffusiven Stoffübergang wird durch die Sherwood-Zahl ausgedrückt. Diese ist wie folgt definiert[3]
mit:
Siehe auch
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ a b Hans Dieter Baehr und Karl Stephan: Wärme- und Stoffübertragung. Springer, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-05500-3.
- ↑ J. D. Seader, Ernest J. Henley: Separation Process Principles. Wiley, New York, ISBN 0-471-58626-9.
- ↑ J. Mulder: Basic Principles of Membrane Technology. Springer, 1996, ISBN 978-0-7923-4247-2.