Stoffübergangskoeffizient

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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 y-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 y-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]

  1. a b H. D. Baehr und K. Stephan: Wärme- und Stoffübertragung. Springer, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-05500-3.
  2. J. D. Seader, Ernest J. Henley: Separation Process Principles. Wiley, New York, ISBN 0-471-58626-9.
  3. J. Mulder: Basic Principles of Membrane Technology. Springer, 1996, ISBN 978-0792342472.