Молекулярная диффузия и турбулентная диффузия

Под термином диффузия будет пониматься не только обычная молекулярная диффузия, но и турбулентная диффузия, а также диффузия, обусловленная влиянием насадки, вызывающим хаотическое перемещение жидкости или газа. Конвективное движение реакционной смеси, вызываемое неравномерностью распределения температур, может также служить источником диффузии. Следовательно, под диффузией будет пониматься перенос части жидкости или газа под влиянием градиента концентрации, независимо от механизма этого переноса. Предполагается, что скорость переноса пропорциональна величине градиента концентрации с константой пропорциональности О. Таким образом, для диффузии в направлении у [c.59]

Эффективная внешняя диффузия реагирующих веществ из ядра потока к поверхности зерен катализатора. При этом коэффициент эффективной диффузии Оэ слагается из коэффициентов нормальной (молекулярной) диффузии О и турбулентной (конвективной) диффузии От 18]. Последний называют также коэффициентом перемешивания, так как От действительно выражает конвективный перенос вещества, вызванный турбулентным движением потока в слое катализатора. В производственных аппаратах обычно преобладает турбулентная диффузия. [c.28]

В гомогенных системах (газы, жидкие растворы) молекулярная или турбулентная диффузия, обеспечивающая массопередачу компонентов и их контакт, происходит быстро, и процессы лимитируются скоростью химических взаимодействий (кинетический режим). Для гетерогенных систем (газ—жидкий раствор Г—Ж, газ—твердое вещество Г—Т, жидкость—твердое вещество Ж—Т и для более сложной системы газ—раствор—твердое вещество) чаще лимитирует скорость процесса диффузия — процесс протекает в диффузионном режиме. Причем, по маршруту протекания процесса выделяют стадию с меньшим коэффициентом диффузии, значение которого определяет константу скорости [c.195]

Подобно тому, как коэффициент молекулярной диффузии D характеризует скорость молекулярного переноса вещества, так же и коэффициент Aj. характеризует скорость молярных перемещений это как бы увеличенный турбулентностью коэффициент диффузии. Вместе с тем при наличии разности температур в различных слоях потока турбулентность приводит к ускорению процесса переноса тепла. По этой же причине (усиление молярного перемешивания) соответственно увеличивается и кинематическая вязкость в турбулентном потоке. Таким образом, коэффициент турбулентного обмена представляет собой одновременно коэффициент турбулентной диффузии, турбулентной температуропроводности и турбулентной кинематической вязкости. Вспоминая приводившиеся выше соотношения для физических констант молекулярных процессов перемещения, легко [c.72]

Процесс перехода вещества из одной фазы в другую происходит путем молекулярной и турбулентной диффузии. Схематически можно представить себе три последовательные стадии процесса диффузия переходящего вещества в потоке фазы I к поверхности раздела фаз (к межфазной поверхно-с т и), проникновение через эту поверхность и дальнейшая диффузия в поток фазы П. Точное математическое описание этого сложного процесса встречает пока непреодолимые [c.443]

На основании этих исследований была построена гипотетическая модель, представленная на фиг. 12. В этой модели в соответствии с результатами зондирования предполагается, что любые газы, попадающие в зону, расположенную на расстоянии примерно одного диаметра ниже стабилизатора, сразу же перемешиваются и распределяются но всей зоне. Вещество попадает в эту зону посредством молекулярной диффузии, турбулентной диффузии и рециркуляции. Вещество выходит из этой зоны посредством молекулярной диффузии, турбулентной диффузии и потока, который предполагается примерно равным потоку вещества, поступающего в эту зону при рециркуляции. Вещество, покидая след потоком, проходит вдоль границы, через которую происходит интенсивная -турбулентная диффузия, способствующая выравниванию его атомарного состава с составом подаваемой смеси. Очевидно, на основании этого можно считать, что именно это вещество и циркулирует в указанной зоне. [c.208]

Роль, которую играет массопередача в ряде технических процессов, была показана в главе 1. Процессы разделения обычно связаны с переносом компонентов смеси от одной фазы к другой, легко отделяемой от первой с помощью механических методов. В других случаях, как например при гетерогенном катализе, массопередача происходит в пределах одной фазы при одновременном переносе вещества к поверхности твердого тела и от нее. Компоненты реагирующей смеси должны достигнуть поверхности вне зависимости от того, пересекают они ее или нет. В пределах одной фазы такой перенос осуществляется молекулярной диффузией, турбулентной диффузией или с помощью обоих механизмов. Настоящая глава посвящена молекулярной диффузии турбулентная диффузия рассматривается в главе 4. [c.20]

На рис. 1-10 представлены эти зависимости для случаев идеального вытеснения, неполного смешения, идеального смешения и наличия застойных зон. Идеальное вытеснение для ньютоновских жидкостей невозможно вследствие вязкости и наличия молекулярной и турбулентной диффузии. [c.30]

В газовых смесях коэффициенты молекулярной диффузии имеют обычно порядок 10 м /с, в жидкостях же пх порядок снижается до 10" м /с. В связи со столь низкой интенсивностью молекулярной диффузии на практике имеет смысл рассматривать только турбулентную диффузию. Интенсивность последней зависит от размеров [c.106]

Как хорошо известно, диффузионное горение в отличие от горения заранее перемешанных смесей возникает в том случае, когда окислитель и горючее пространственно разделены, и химическая реакция между ними происходит только после смешения в результате молекулярной или турбулентной диффузии [Зельдович,1980 . Интенсивность горения в этом случае лимитируется скоростью подвода компонентов в зону горения для случая пожара разлития - скоростями испарения и смешения паров с кислородом воздуха, - Прим. ред. [c.143]

При умеренной скорости течения можно пренебречь молекулярной п турбулентной диффузией и уравнение (18) становится пригодным для определения поперечных [c.138]

По аналогии с законами молекулярной и турбулентной диффузии можно ожидать, что коэффициент макроскопического перемешивания твердой фазы в кипящем слое должен иметь порядок [c.59]

Механизм процесса переноса массы сводится к молекулярной и турбулентной диффузии. При молекулярной диффузии, происходящей в неподвижной фазе и ламинарном потоке, перенос массы характеризуется коэффициентом диффузии ), который рассчитывают по формулам (631)—для газов и (633)—для жидкости. При турбулентной диффузии перенос вещества осуществляется движущимися частицами среды и определяется гидродинамическим состоянием потока. Механизм переноса вещества через поверхность раздела фаз является кардинальным вопросом теории массопередачи и окончательно не решен. Предполагая, что диффузионные сопротивления в жидкой и газообразной фазах обладают свойством аддитивности, можно записать основное уравнение массопередачи [c.336]

Механизм процессов массопереноса. Трудности чисто теоретического анализа и расчета массопереноса обусловлены сложностью механизма переноса к границе раздела фаз и от нее путем молекулярной и турбулентной диффузии и недостаточной изученностью гидродинамических закономерностей турбулентных потоков, особенно вблизи подвижной границы раздела фаз. [c.395]

Таким образом, при турбулентном движении в ядре потока фазы перенос к границе раздела фаз (или в противоположном направлении) осуи е-ствляется параллельно молекулярной и турбулентной диффузией, причем основная масса вещества переносится посредством турбулентной диффузии. В пограничном же слое скорость переноса лимитируется скоростью молекулярной диффузии. Соответственно для интенсификации массопереноса желательно уменьшать толщину пограничного слоя, повышая степень турбулентности потока, например путем увеличения до некоторого предела скорости фазы. [c.396]

Как уже говорилось во введении, процесс горения слагается из двух стадий подвода окислителя (и отвода продуктов сгорания) за счет молекулярной или турбулентной диффузии (смешения) и протекания химической реакции. В зависимости от условий либо та, либо другая стадия может стать определяющей, либо влияние диффузионных и кинетических факторов может быть сопоставимым. Если скорость химической реакции гораздо больше скорости диффузии, то определяющей является диффузия, процесс горения протекает в диффузионной области. В противоположном случае процесс определяет кинетика (кинетическая область горения). При сопоставимом влиянии диффузии и кинетики процесс протекает в промежуточной области. [c.63]

В данной главе рассматриваются закономерности молекулярной и турбулентной диффузии в газах. Равновесие и кинетика химических реакций горения рассмотрены в гл. 4 и 5. [c.63]

Перенос вещества внутри фазы происходит путем молекулярной и турбулентной диффузий, к рассмотрению которых мы и перейдем. [c.93]

Это уравнение выражает закон сохранения массы и основано на предположении об аналогии процессов молекулярной и турбулентной диффузии. Граничными условиями для уравнения [c.68]

Имеется в виду молекулярная и турбулентная диффузии. [c.47]

При интенсивном перемешивании газовой или жидкой фаз массопередача совершается в основном не молекулярной, а турбулентной диффузией, которая возрастает с повышением температуры вследствие усиления конвективных токов. [c.71]

Процесс смесеобразования подчиняется законам молекулярной и турбулентной диффузии. В промышленных установках преобладает последняя. Полная продолжительность процесса диффузионного горения [c.120]

В реальных массообменных аппаратах процесс проводят при высокой турбулизации фаз с целью обеспечения высокой скорости массопередачи. В общем случае перенос вещества в каждой из фаз осуществляется благодаря молекулярной и турбулентной диффузии, причем скорость диффузии подчиняется закону Фика [c.54]

Результаты гетерогенных реакций взаимодействия углерода с газами зависят от кинетики этих реакций и скорости диффузионных процессов. За счет молекулярной и турбулентной диффузии осуществляются подвод к поверхности частиц угля газообразных компонентов и отвод с поверхности частиц продуктов реакций (рис. 3.11). [c.67]

Недостатком пленочной теории является игнорирование гидродинамической обстановки вблизи межфазной поверхности, вклада молекулярной и турбулентной диффузии, роли физических и геометрических параметров системы. Величину б можно рассматривать как толщину некоторой воображаемой пленки, эквивалентной по сопротивлению переходу вещества из данной фазы к межфазной поверхности в конкретных условиях процесса массообмена. Так как на практике не оправдывается линейная зависимость М О, то не исключено, что сама величина б является функцией не только упомянутых факторов, но также и коэффициента молекулярной диффузии О. Непосредственное измерение [c.443]

Нейтрализуя диффузионный перенос инертного газа, поток смеси увеличивает перенос пара по сравнению со случаем, когда имеют место только молекулярная и турбулентная диффузия. Система диффузионных уравнений и граничные условия для рассматриваемого случая должны, следовательно, учитывать наличие поперечного потока активного компонента смеси, а также наличие потока Стефана. [c.244]

Два выражения для коэффициента диффузии компонента в турбулентном потоке свидетельствуют о различных механизмах его доставки к поверхности капли. В частности, при Н Хц доминирует не молекулярная, а турбулентная диффузия. [c.405]

Примером такого рода является диффузия Тейлора. В данном случае в качестве объектов переноса могут выступать как молекулы, так и более крупные образования. Понятие тейлоровской диффузии связано с процессом продольного рассеяния (дисперсии) растворенного вещества (примеси) в прямых трубах или каналах. Главным механизмом такого процесса выступает обычный конвективный перенос при наличии радиального сдвигового течения, которое взаимодействует с радиальной молекулярной или турбулентной диффузией. [c.294]

Скорость реакции на поверхности зависит от концентрации С". Эта зависимость дается истинной химической кинетикой реакции на поверхности. Будем считать, что скорость реакции задана нам как функция от концентрации реагирующего вещества у поверхности, и обозначим ее через / (С"). В стационарном или квазистационарном состоянии скорость реакции должна быть равна количеству реагирующего вещества, доставляемому к поверхности молекулярной или турбулентной диффузией. Последнее, согласно формуле (I, 17), может быть выражено как [c.53]

Турбулентная диффузия является следствием турбулентных пульсаций частиц потока, т. е. представляет собой чисто гидродинамическое явление. Для оптимальных условий работы массообменных аппаратов характерны режимы движения с изотропной турбулентностью, когда пульсации частиц одинаковы во всех направлениях. В качестве характеристики турбулентного потока используют путь смешения или масштаб турбулентности Ь и среднюю пульсационную скорость частиц потока и. Произведение этих величин по аналогии с молекулярной диффузией определяется как коэффициент турбулентной диффузии [c.47]

При малой плотности межфазового теплового потока механизм массопередачи, очевидно, будет значительно сложнее описанного выше. Возможно, что в этом случае пузырьковое кипение жидкости происходит при больших расстояниях между центрами парообразования и поэтому перенос массы в тепловом пограничном слое обусловливается также молекулярной и турбулентной диффузией. При ДТ О вместо пузырькового кипения будет иметь место [c.111]

V — объем насадки. В системах Г — Ж и Ж — Ж (несмешиваю-щиеся) при сильной турбулизацни определение их истинной поверхности соприкосновения невозможно вследствие взаимного проникновения фаз в виде вихревых струй, пузырьков, капель и пленок. Если действительную поверхность соприкосновения взаимодействующих фаз трудно определить, то при расчетах подставляют в формулу (П.56) условную величину, равную, например, площади сечения аппарата, площади всех его полок, поверхности насадки, омываемой жидкостью, и т. п. Влияние перемешивания на поверхность соприкосновения переносится на константу скорости процесса, которая становится также условной величиной. При этом следует учитывать, что перемешивание фаз для увеличения поверхности соприкосновения может привести одновременно и к возрастанию константы скорости процесса благодаря замене медленной молекулярной диффузии турбулентной диффузией (конвекцией). [c.59]

В процессе горения, так же, как и в других химических процессах, обязательны два этапа создание молекулярного контакта между реагентами и само взаимодействие молекул с образованием продуктов реакции. Скорость превращения исходных продуктов в конечные зависит от скорости смешивания реагентов путем молекулярной и турбулентной диффузии и от скроости химических реакций. В предельном случае характеристики горения могут определяться только скоростью химического взаимодействия, т. е. кинетическими константами и факторами, влияющими на них (кинетический режим горения), или только скоростью диффузии и факторами, влияющими на нее (диффузионный режим горения). [c.7]

Для характеристики различных свойств системы, определяющих время пребывания, может быть использован коэффициент продольного перемешивания, или коэффициент диффузии Е, м 1сек, учитывающий нерегулярность течения потока, связанную с перемешиванием, изменением скорости в разных точках сечения реактора, молекулярной и турбулентной диффузией, наличием застойных зон и т. п. При идеальном вытеснении все частицы движутся равномерно, перемешивания нет, коэффициент диффузии равен нулю. В случае идеального смешения жидкость полностью перемешивается и коэффициент перемешивания или диффузии Е стремится к оо. [c.33]

Для замыкания системы уравнений (2.1) — (2.28) необходимо знать кинетические коэффициенты 2, , бз, 2 кэ, 2 , коэффициенты молекулярной и турбулентной диффузии D, Ь, , коэффициенты теплопроводности и теплоотдачи р 1, Рм21 энергии взаимодействия сл, Чт, Чей Ни Чвсть коэффицибнтов обычно определя- [c.154]

Перенос вещества беспорядочными турбулентными пульсациями аналогичен переносу вещества при молекулярной диффузии в газе. Поэтому хаотическое перемешивание частиц в турбулентном потоке можно оценивать некоторым турбулентным коэффициентом диффузии Отурб. Для нефтяных эмульсий даже в самых неблагоприятных случаях Отурб на 3—4 порядка выше, чем коэффициент броуновской диффузии, [c.44]

Кишиневский [32—36] расширил теорию Хигби, предположив, что массоотдача к элементарным вихрям происходит в результате молекулярной и турбулентной диффузии (соответствующие коэффициенты диффузии В А и В а). Поэтому в формулу (VI- ) Кишиневский ввел эффективный коэффиц1 еБт диффузии [c.296]

Процесс выравниванЕм концентраций можно значительно ускорить, заставив газ и, в особенности, жидкость двигаться, т. е. включив в работу механизм конвективного переноса молекул растворенного вещества. В этом случае локальные концентрации растворенного компонента в основной массе жидкости быстро выравниваются за счет конвективного переноса, турбулентной и вихревой диффузии, а процесс молекулярной диффузии лимитирует скорость переноса молекул только в очень тонком слое, прилегающем к поверхности раздела фаз. Чем выше скорость движения жидкости, тем этот слой тоньше. Вопросы, связанные с механизмами и расчетами процессов конвективной диффузии, подробно рассматриваются в разделе 5.2. [c.26]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология