Kolonninredning

Vilka är de bakomliggande principerna för mass- och värmeöverföring?

Massöverföring

Inom industriella processer är det vanligt att man vill uppnå massöverföring av något slag, dvs förflytta en massa från plats till en annan. Det kan vara att separera olika ämnen från varandra, ändra sammansättningen av en blandning, eller koncentrera en lösning. Massöverföring kan ske i en mängd olika processer, t ex:

• absorption – ett ämne tas upp av ett annat ämne
• adsorption – ett gasformigt ämne eller ett ämne löst i en vätska fastnar på ytan av ett annat fast material eller annan vätska
• avdunstning – ett ämne övergår från fast eller flytande form till gasform

Exempel på massöverföringsprocesser är rökgasrening och stripping.

Värmeöverföring

Följande begrepp nämns ofta i samband med värmeöverföring:

• temperatur – Hur varmt eller kallt något är i jämförelse med en referenspunkt. Ett objekts temperatur beror i sin tur på hur mycket kinetisk energi som objektet innehåller, dvs hur snabbt partiklarna i objektet rör sig. Vanligtvis uttrycks temperatur i Celsius, Kelvin eller Fahrenheit.
• termisk energi – innefattar den totala rörelseenergin av alla partiklarna i ett objekt. Enheten för termisk energi är joule (J).
• värme – definieras som flödet av termisk energi från ett system till ett annat

Värmeöverföring definieras som värme och hur den termiska energin flödar från ett objekt till ett annat. Den termiska energin flödar från en punkt med hög temperatur (mycket energi) till en punkt med lägre temperatur (lägre energi). Endast genom att utföra arbete på systemet och tillföra energi kan man få flödet att gå motsatt håll, t ex med hjälp av en värmepump.

Värmeöverföring kan ske på ett antal olika sätt:

• konduktion (värmeledning) – värmeöverföring sker genom direktkontakt mellan partiklarna i objekten
• konvektion (strömning) – En gas eller vätska som kommer i kontakt med en varm källa får en förändrad densitet och stiger till en punkt med lägre temperatur, vilket i sin tur får gasen eller vätskan att sjunka ner igen. Denna rörelse kallas för konvektion.
• strålning – värme som överförs genom elektromagnetisk strålning skapad av partiklarnas termiska rörelse i objektet.
• fasförändring – ett medium genomgår en fasförändring som antingen överför den latenta energin i detta medium till sin omgivning eller upptar energi från sin omgivning.

Exempel på en värmeöverföringsprocess är rökgaskondensering.