ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Уравнения сохранения для многокомпонентных смесей, выраженные через потоки из "Явления переноса" В настоящем разделе обсуждается пример массоотдачи при вынужденной конвекции в случае, когда ламинарное течение и диффузия происходят в таких условиях, что по существу можно считать, что диффузия не влияет на ноле скоростей. В частности, рассмотрим абсорбцию газа А ламинарно стекающей пленкой жидкости В. Вещество А лишь слабо растворимо в В, так что вязкость жидкости заметно не изменяется. Введем в дальнейшем ограничение, что в жидкой пленке диффузия протекает настолько медленно, что А не проникает глубоко в 5 иными словами, расстояние проникновения должно быть мало по сравнению с толщиной пленки. Графическое представление изложенной ситуации дано на рис. 16-8. [c.469] Далее нужно составить баланс массы по компоненту А. Заметим, что Сд зависит и от а и от 2. Следовательно, в качестве элемента объема, для которого составляется баланс массы, выберем объем, образуемый пересечением слоя толщиной Аг со слоем толщиной Дх. [c.470] вдоль оси х компонент А переносится главным образом вследствие диффузии, тогда как из-за весьма малой растворимости А в В конвективный перенос практически отсутствует. [c.470] Здесь erf у представляет собой интеграл вероятности , определенный в разделе 4.1, а erf у = (1—erf у) — дополнительный интеграл вероятности оба интеграла стандартные и значения их протабулированы. В том случае, если профили концентраций известны, скорость массоотдачи можно найти одним из следующих методов. [c.472] Интегрирование массового потока по длине пленки жидкости. [c.472] Пример 16-5. Абсорбция газа вз всплывающих пузырьков. Найти скорость, при которой пузырьки газа А абсорбируются жидкостью В во время их всплывания с конечной скоростью в чистой неподвижной жидкости. [c.473] Это выражение было подтверждено [12] для газовых пузырьков диаметром около 0,3—0,5 см, всплывающих в тщательно очищенной воде небольшое количество поверхностно-активного вещества вызывало заметное уменьшение (Л д)ср из-за образования оболочки вокруг пузырька, которая в значительной мере препятствовала циркуляции. Аналогичный подход с успехом применен для предсказания скоростей массообмена при образовании капель на кончике капилляра [13]. [c.474] До сих пор анализировалась диффузия в газах и жидкостях в системах с простой геометрией. В данном разделе обсуждаются метод составления баланса массы для элементарного объема и первый закон Фика для описания диффузии внутри гра нул пористого катализатора. Не будем пытаться охарактеризовать диффузию внутри извилистых каналов в веществе. Вместо этого опишем усредненную диффузию химически однородных веществ при помощи эффективного коэффициента диффузии. [c.474] В частности, рассмотрим сферическую пористую частицу катализатора радиусом i (рис. 16-10). Частица находится в каталитическом реакторе, где она окружена газовым потоком, содержащим реагент А и продукт В. Предположим, что вблизи поверхности определенной частицы катализатора концентрация равна са5 молям вещества А на единицу объема. Вещество А диффундирует через извилистые каналы в катализатор и на его поверхности превращается в вещество В (рис. 16-11). [c.474] Это уравнение дает скорость превращения (в моль-с ) вещества А в вещество В на отдельной частице катализатора радиусом В в функции от параметров рассматриваемого процесса диффузии. [c.476] Параметр т)д называется фактором эффективности [14, 15, 17, 18]. Последний представляет собой величину, на которую необходимо умножить WAo для того, чтобы описать сопротивление со стороны диффузии процессу превращения в целом. [c.477] Конкретная польза от применения величины Л очевидна из рис. 16-12. Нетрудно убедиться, что, если на график нанесены точные теоретические выражения для т]д в виде функции Л, кривые имеют обш ие асимптоты для больших и малых значений Л и не сильно отличаются одна от другой при промежуточных значениях Л. Таким образом, рис. 16-12 дает подтверждение тому, что уравнение (16.99) целесообразно применять для определения Т1д в случае несферических частиц. [c.478] Указание. Реакцию между I2 и HjO во внимание не принимать. [c.479] Обсудить значение этого вывода пргшенительно к испарению капли в большом объеме покоящ егося газа. [c.481] Отметим, что при подобном интегрировании между фиксированными пре-лолами мы не получим профиля концентраций, но быстрее ирилем к выражению для потока. [c.481] Выразить этот результат через параметр Л, определение которого дано в разделе 16.6. [c.482] Примечание. Одним из применений указанного метода является определение коэффициента вихревой диффузии [7]. [c.484] Поскольку уравнения (17.14) и (17.15) имеют весьма общий характер, они чрезвычайно громоздки. При анализе конкретных случаев диффузии часто можно с достаточным основанием принять постоянной либо массовую, либо мольную плотность и тем самым добиться некоторого упрощения. [c.488] Уравнение (17.17) обычно используют для описания диффузии в разбавленных жидких растворах. Уравнение (17.17) имеет ту же форму, что и уравнение (10.25), если Лд = 0. Такое подобие служит основой для аналогии, которая часто проводится между процессами переноса тенла и массы в потоках с постоянным значением р. [c.488] Вернуться к основной статье