Молекулярная диффузия поверхностная диффузия

Различают три вида внутренней диффузии молекулярная диффузия, кнудсеновская диффузия и поверхностная (фольмеров-ская) диффузия. [c.680]

Процесс переноса вещества внутри пористой гранулы будет, в общем случае, слагаться из диффузионных потоков (молекулярная, кнудсеновская, поверхностная диффузия), а также потоков вещества, обусловленных неизотермичностью внутри гранулы (термодиффузия), и результирующего массового потока, возникающего, как правило, вследствие протекания химической реакции на стенках. [c.427]

Массо- и теплообмен в колоннах с насадкой характеризуются не только явлениями молекулярной диффузии, зависящей от физических свойств фаз, но и гидродинамическими условиями работы колонны, которые определяют турбулентность потоков. В зависимости от скорости потока в колонне возможны три гидродинамических режима ламинарный, промежуточный и турбулентный, при которых поток пара является сплошным, непрерывным и заполняет свободный объем насадки, не занятый жидкостью, в то время как жидкость стекает лишь по поверхности насадки. Дальнейшее развитие турбулентного движения может привести к преодолению сил поверхностного натяжения и нарушению граничной поверхности между жидкостью и паровым потоком. При этом газовые вихри проникают в поток жидкости, происходит эмульгирование жидкости паром и массообмен между фазами сильно возрастает. В случае эмульгирования жидкость распределяется не по насадке, а заполняет весь свободный объем ее, не занятый паром, и становится сплошной фазой, а газ—дисперсной фазой, распределенной в жидкости, т. е. происходит инверсия фаз. [c.329]

Это и естественно, поскольку сама поверхностно-ламинарная модель основана на представлениях о турбулентном переносе не статистической теории турбулентности, а Прандтля, т. е. на представлении о пути смешения , играющем в турбулентной диффузии роль, аналогичную пути свободного пробега молекул в молекулярной диффузии. Но, как отмечает Тэйлор ... величина, ,пути смешения должна очень сильно зависеть от молекулярно-диффузионной способности жидкости ([8], стр. 425), поскольку время смешения возрастает или убывает с уменьшением или увеличением коэффициента молекулярной диффузии при неизменной интенсивности турбулентности. В противоположность пути смешения лагранжев масштаб турбулентности [c.142]

В предыдущих разделах этой главы отмечалось, что механизмы диффузии и химического взаимодействия в пористом шарике и жидкой пленке совершенно аналогичны. Реагенты прежде всего должны преодолеть сопротивление диффузии на расстоянии перемещения от окружающей среды к поверхности шарика и продиффундировать в систему пор,претерпевая взаимодействие на всей длине диффузионного пути. Диффузия в порах может представлять собой обычную молекулярную, кнудсеновскую, поверхностную диффузию или комбинацию этих трех механизмов. Природа указанных режимов диффузии описана в главе 2. [c.414]

Диффузионная проницаемость бетона характеризуется величиной эффективного коэффициента диффузии газа во внешнем нейтрализованном слое, плотность которого обычно выше, чем внутренней зоны, не подвергавшейся действию кислого газа. При этом под диффузией понимают обычную объемную, которая наблюдается в крупных порах, молекулярную, которая возможна в микропорах, имеющих размер меньше средней длины свободного пробега молекул газа, и поверхностную. Последняя возможна при сорбции молекул газа и перемещения их по поверхности пор. Эффективный коэффициент диффузии включает в себя коэффициенты объемной, молекулярной и поверхностной диффузии и определяется экспериментально. [c.172]

У-13-4. Сопоставление пленочной модели и моделей поверхностного обновления. Из анализа уравнений (V, 145)—(V, 156) видно, что выражения, полученные на основе модели Данквертса, содержат, в отличие от полученных для пленочной модели, отношение У уЮ . Так как V то с помощью модели Данквертса устанавливается значительно большее повышение температуры за счет тепла абсорбции и реакции. Это является следствием того, что согласно моделям обновления поверхности глубина проницания, или пенетрации, тепла в жидкость во время экспозиции газу много больше глубины пенетрации растворенного газа из-за значительного превышения величины коэффициента температуропроводности у величины коэффициента молекулярной диффузии Од. Это означает, что в пленочной модели толщина пленки при передаче тепла должна быть больше толщины диффузионной пленки Для передачи вещества [c.141]

Гильденблат И. А.. Родионов А. И.. Демченко Б. И.. ДАН СССР, 198, 1149 (1971). О влиянии молекулярной диффузии на интенсивность массообмена во взаимодействующих с газами жидкостях с различными поверхностными натяжениями и вязкостями. [c.269]

Формула для /дф, а следовательно, и (Х.75) предполагает, что пленка жидкости не совершает вращательного движения, а в контакте с газовой фазой находится только ее гладкий поверхностный слой. В действительности же процесс массообмена осуществляется не только за счет молекулярной диффузии, но и путем конвективного переноса массы в турбулизованном следе за лопастью и к поверхности жидкостных валиков. Размеры жидкостного валика в значительной мере [см. уравнения (Х.22) и (Х.24)] определяются расходом жидкости или средней плотностью орошения аппарата. [c.205]

Несмотря на то, что теория двух пленок, предложенная Уайтменом— Льюисом, полезна при разработке абсорбционных систем, она заранее предполагает неподвижные пограничные слои и установившийся режим массопереноса, что крайне редко существует в реальных условиях. Так, например, газ стремится разрушить неподвижный слой, и к поверхности жидкости подходит турбулентный поток, тогда как жидкость в поверхностной пленке постоянно заменяется свежей жидкостью снизу. Чтобы исключить проблему диффузии в неустойчивом режиме, в частности, когда взаимодействие газ — жидкость кратковременно, Хигби предложил воображаемую модель, используя уравнение Стефана для молекулярной диффузии в колонне бесконечной высоты. [c.109]

Следует отметить, что число опубликованных работ по определению коэффициентов диффузии ПЛВ весьма ограничено. Причем практически все сведения относятся к водным растворам. В литературе отсутствует также описание методов прямого определения количества ПАВ, продиффундировавшего из водного раствора в нефть. Обычно ограничиваются лишь косвенной оценкой количества ПАВ, продиффундировавшего из водного раствора в нефть, по изменению межфазного натяжения нефти на границе с дистиллированной водой [10]. Но такой способ отличается некоторой условностью. Дело в том, что неионогенные ПАВ, применяемые в нефтяной промышленности, состоят из фракций, отличающихся друг от друга молекулярной массой, поверхностной активностью и диффузионными свойствами [4]. При контакте водного раствора с нефтью молекулы таких ПАВ диффундируют неодинаково, и распределение их по фракциям н нефти становится иным, чем в исходном водном растворе. Все это отразится на точности определения количества продиффундировавшего в нефть ПАВ по калибровочному графику, построенному для ПАВ исходного состава. [c.12]

Растекание жидкости по твердым телам и смачивание во многих случаях приводят к образованию устойчивых тонких пленок, находящихся в равновесии с объемной фазой [4]. Механизм растекания даже при отсутствии осложняющих явлений (испарение, растворение в твердом теле, химическая реакция) сложен. Растекание может обусловливаться движущей силой, связанной с поверхностными явлениями и вязким сопротивлением жидкости [1, 3]. Один из предельных механизмов растекания жидкости связан с молекулярной поверхностной диффузией [1]. [c.51]

Скорость перехода вещества в поверхностный слой велика. Собственно реакция между соляной кислотой н карбонатом, протекающая в поверхностном растворе, т. е. в гомогенной системе, идет практически мгновенно. Наиболее медленными стадиями реакции являются подход свежих количеств соляной кислоты к зоне реакции — поверхности раздела—и отвод продуктов реакции из этой зоны. Скорость этих стадий в статических условиях определяется скоростью молекулярной диффузии, а при движении кислотного раствора относительно твердой породы — интенсивностью массопереноса. Поэтому все, что облегчает процесс переноса свежих порций кислоты к поверхности породы и отвод от нее продуктов реакции, увеличивает скорость реакции растворения породы в кислотном растворе. Все процессы, замедляющие перенос кислоты и продуктов [c.209]

Массоперенос, происходящий вследствие молекулярной диффузии, протекает более медленно по сравнению с испарением. Концентрация растворенных в воде углеводородов под поверхностным тонким слоем взвеси сразу после разлива нефти возрастает, а затем, спустя несколько часов, быстро уменьшается в результате улетучивания компонентов при испарении. [c.32]

В факеле можно отметить следующие характерные зоны. Внутри факела находится темная зона 7, состоящая из одного газа первоначального состава без примеси воздуха. В непосредственной близости от фронта горения эта зона переходит в зону 2, в которой наблюдается нарастающее содержание продуктов сгорания. Далее находится поверхностная оболочка фронта горения < , имеющего небольшую толщину. Эта оболочка может при известных условиях начинаться непосредственно от выходного отверстия газовой струи, а может быть и отнесена от него на значительное расстояние. В среднем по толщине фронта горения имеет место стехиометрическое соотношение количества газа и воздуха (а = 1,0). За пределами фронта горения располагается нарастающая в направлении развития факела зона 4 смеси продуктов сгорания и воздуха. В этой зоне имеет место движение продуктов сгорания от фронта наружу и движение воздуха из внешней среды (зона 5) к фронту горения. Эти перемещения масс происходят под влиянием турбулентной или молекулярной диффузии. Одновременно в пределах всех рассмотренных зон имеет место также движение вдоль оси факела за счет кинетической энергии вытекающей газовой струи и возникающих гравитационных сил. [c.148]

Экспериментальные данные хорошо согласуются с теорией [19]. Исключение составляет случай, когда в жидкости в непосредственной близости к границе раздела развивается поверхностная конвекция. В таких условиях влияние коэффициента молекулярной диффузии уменьшается вплоть до полной независимости от [20]. [c.55]

Гидродинамические особенности турбулентного потока в канале были рассмотрены в гл. 3. Здесь же следует отметить влияние гидродинамических условий на перенос вещества. В пограничном слое толщиной 8 (рис. 15-2) происходит резкое, близкое к линейному изменение концентраций поскольку в этой области потока скорость процесса определяется молекулярной диффузией, роль конвективной диффузии мала. Это объясняется тем, что на границе раздела фаз усиливается тормозящее действие сил трения между фазами и сил поверхностного натяжения на границе жидкой фазы. Образование гидродинамического пограничного слоя вблизи поверхности раздела фаз ведет к возникновению в нем диффузионного пограничного слоя толщиной 5д, обычно не совпадающей с 5 . В ядре потока массоперенос осуществляется в основном турбулентными пульсациями, поэтому концентрация распределяемого вещества в ядре потока практически постоянна. Как отмечалось выше, перенос вещества движущимися частицами, участвующими в турбулентных пульсациях, называют турбулентной диффузией. Перенос вещества турбулентной диффузией описывается уравнением, аналогичным уравнению (15.14а) [c.16]

Небольшой градиент температуры между концами закрытого капилляра создает внутри него сильное противоточное движение поверхностный поток направляется от холодного конца к горячему, а в противоположном направлении идет молекулярный поток в газовой фазе [3.145]. Этот противоток соверщенно аналогичен противотоку между поверхностной диффузией и газофазным потоком, переносящему тепло в тепловых трубках [3.146]. [c.90]

Недавние подробные исследования реэкстракции урана [33—35] и лантана [36] из некоторых нейтральных фосфорорганических эфиров в различных разбавителях подтверждают ранее сделанные наблюдения. Самой медленной стадией, очевидно является молекулярная диффузия, затем стадия преодоления поверхностного сопротивления и, наконец, турбулентная диффузия. Константы скорости этих стадий были рассчитаны в небольшом интервале температур 10—25 °С [33]. Константа скорости самой медленной стадии снижается при уменьшении числа связей углерод — кислород в нейтральном фосфорном эфире [34—36]. [c.28]

Из выражений для конвективной и молекулярной диффузии видно, что интенсивное перемешивание ускоряет достижение равновесия вследствие увеличения поверхности раздела фаз и коэффициента массоотдачи. Однако в ряде случаев при экстракции большое значение, могут приобрести сорбция и десорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ) на границе раздела фаз. Поверхностно-активными веществами могут быть как примеси, так и сами экстрагенты и экстрагируемые вещества. Поэтому [c.199]

Таким образом, рассмотрение характера изменения О от параметров опыта позволяет сделать вывод, что в рамках обычных представлений в-процессе переноса этилена внутри зерна имеет место наложение трех видов, переноса объемной, молекулярной и поверхностной диффузии, причем последняя играет второстепенную роль. Однако следует отметить, что процесс переноса этилена внутри гранул не может быть описан только на основе обычных представлений об объемной и молекулярной диффузии. Это связано с тем, что анализ абсолютных величин опытных коэффициентов внутренней диффузии (10 —10 смУсек) и произведений ВГ (5-10" см 1сек приводит или к неправдоподобно малой величине эффективного сечения и коэффициента извилистости (при объемной диффузии) или к величинам радиуса пор, близких к размерам молекул, т. е. порядка десятка ангстрем (при молекулярной диффузии). [c.286]

Положительное влияние увеличеи1 я количества дутья сказывается на процессе теплообмена. Как известно из механики газов, у поверхности твердого тела образуется тонкий пограничный слой — малоподвижная пленка вязких частиц, через которую газы могут проникать лишь очень медленно в результате молекулярной диффузии. Поверхностный слой, несмотря на его небольшую абсолютную величину, заметно снижает суммарный коэффициент теплообмена, так как в нем тепло передается очень медленно, теплопроводностью, причем коэффициент л будет небольшим. Таким образом этот слой практически является теплоизоляцией, препятствующей теплообмену. [c.100]

В связи с тем, что до настоящего времени нет надежных расчетных методов определения различных коэффициентов диффузии и относительных интенсивностей процессов переноса за счет механизмов молекулярной, кнудсеновской и поверхностной диффузии для реальных пористых катализаторов, основную роль в теории играют методы, использующие понятие эффективного коэффициента диффузии. Эффективный коэффициент диффузии находится в результате решения обратных задач, т. е. определяется из условия применимости уравнений диффузии и теплопроводности с учетом химических реакций для описания процессов тепло- и массопереноса в пористых катализаторах. В качестве единственного параметра, определяющего массоперенос, коэффициент эффективной диффузии имеет ряд недостатков. Наиболее существенный из них — неоднозначность определения. Так, если провести экспериментальное определение эффективного коэффициента диффузии для одного и того же пористого катализатора, используя различные уравнения переноса, например в одном случае уравнение диффузии без источников, а в другом случае уравнение с источниками, учитывающими хихмические превращения, то чаще всего получаются совершенно различные значения. [c.69]

Зависимость, приведенная для коэффициента турбулентного обмена, аналогична зависимости для коэффициента молекулярной диффузии D= 3lav, где /о—длина пути свободного пробега молекулы, а и — средняя скорость молекулы. Если I не превосходит глубину фронта пламени в ламинарном потоке бн, то поверхность пламени должна остаться гладкой , однако, как оказалось, и в этом случае наличие турбулентности интенсифицирует обменные процессы. Величина 5н равна примерно 1 мм. Теория рассматривает поверхностное горение турбулентных объемов газа, когда 1<8 , и объемное горение, когда [c.166]

При исследовании испаряемости охладителя будем исходить из предпосылки о том, что большая масса вводимого охладителя испаряется в узком диапазоне температур в кондуктивно-диффузионной области [51]. Следовательно, процесс испарения охладителя можно принять при 7 =1(1ет в условиях молекулярной диффузии и кондуктивного теплообмена (путем теплопроводности) при значении критерия Нусельта Ми=2. Значение термического критерия Ми=2 для сферической капли является минимальным, а при Ми>2 сферическая капля (шар) движется в потоке газа. Изотермический процесс испарения в условиях молекулярной диффузии п кондуктивного теплообмена характеризуется компенсацией тепла, затраченного на испарение, и теплом, подведенным к поверхностным слоям капель от рабочего тела. [c.109]

Для систем жидкость—жидкость в последнее время установлено, что массопередача может происходить нетолько путем диффузии, но также и путем спонтанно проходящих перемещений, называемых спонтанной межфазной турбулентностью или спонтанной поверхностной активностью. В случае появления спонтанной турбулентности массопередача между фазами проходит значительно интенсивнее, чем это следует из законов молекулярной диффузии, но в отличие от конвективной диффузии межфазная турбулентность возникает спонтанно без малейшего перемешивания жидкости извне. [c.56]

Рассмотренная математическая модель внутридиффузион-ного переноса в гранулах адсорбента предполагает, что массоперенос в твердом теле полностью определяется некоторым постоянным коэффициентом диффузии. Действительно, проникание адсорбата внутрь зерна адсорбента — процесс диффузионный, а под коэффициентом диффузии D понимают количество вещества, диффундирующего в единицу времени через 1 см поверхности при градиенте концентрации, равном единице. Естественно, что нельзя ожидать, чтобы один постоянный коэффициент диффузии описал те явления, которые происходят в процессе переноса адсорбата в таких сложных пористых структурах, которыми обладают гранулы любого промышленного адсорбента. Величина D должна рассматриваться как эффективный коэффициент диффузии, значение которого зависит от структуры пор и вклада в массоперенос различных транспортных механизмов, таких как нормальная или объемная диффузия, молекулярная или кнудсенов-ская диффузия и поверхностная диффузия. Для того чтобы учесть негомогенность структуры адсорбентов, при экспериментальном и теоретическом изучении кинетики адсорбции микропористыми адсорбентами в настоящее время широко используется представление о бипористой структуре таких адсорбентов [18], которое предполагает два предельных механизма массопереноса диффузия в адсорбирующих порах (например, в кристаллах цеолита) и перенос в транспортных порах. [c.50]

Эффективный коэффициент диффузии можно определить как отношение потока вещества к градиенту концентрации D = = y/grad . Если поток вещества определяется диффузией в порах адсорбента с коэффициентом диффузии De, который включает объемную и молекулярную (кнудсеновскую) диффузию, и поверхностной диффузией адсорбированного вещества с коэффициентом поверхностной диффузии Ds, тогда [c.50]

Методом молекулярной динамики исследовалась диффузия полимерной цепи в 10%-ном растворе на ансамбле из 1000 частиц, которые взаимодействуют между собой согласно потенциалу Леннарда-Джонса. Все частицы, включая цепь, первоначально находятся в узлах гексагональной кристаалической решетки с ребром а. Исследуемый объем представляет собой куб размером ЮдхЮахЮа со стандартными периодическими граничными условиями, позволяющими избежать влияния поверхностных эффектов. Кристаллу сообщается внутренняя энергия, характерная для жидкости несколько выше температуры замерзания. Для этого каждой частице приписывается случайное значение скорости, величина и направление которой определяется распределе шем Максвелла и условием неподвижности центра масс исследуемого объема. [c.104]

Различают молекулярную, кнудсеновскую и поверхностную (фольмеровскую) диффузию. Молекулярная диффузия осуществляется, если длина своб. пробега молекул в порах меньше размера пор, кнудсеновская-если эта длина превышает размер пор. При поверхностной диффузии молекулы перемещаются по пов-стн адсорбента без перехода в объемную фазу. Однако значения коэф. диффузии не одинаковы для разных механизмов диффузии. Во мн. случаях экспериментально не удается установить, как именно происходит диффузия, и поэтому вводят т. наз. эффективный коэф. диффузии, описывающий процесс в целом. [c.42]

Как известно, основное влияние на условия возникновения н интенсивность са.мопроизвольной межфазной конвекции при массопереносе оказывают динамическая вязкость и молекулярная диффузия во взаимодействующих фазах, межфазное натяжение системы, концен фашонный уровень и поверхностная активность переносид Ы.ч веществ. [c.52]

Если диаметр поры катализатора больше средней длины свободного пробега молекул, происходит обычная молекулярная диффузия. Если средняя длина свободного пробега молекул больше диаметра поры, наблюдается кнудсеповский механизм диффузии. В случае очень малых пор наблюдается так называемая молекулярная эффузия. Наконец, определенный эффект оказывает открытая Фольмером способность к перемещению адсорбированных молекул, или поверхностная диффузия. [c.3]

Такпм образом, при достаточно малом заполнении поверхности, когда многослойная адсорбция еще не наступила, роль поверхностной диффузии в разделении изотопов оказывается сравнимой с ролью молекулярного потока в газовой фазе. [c.89]

Массообмен между жидкостью и твердым телом широко используется в фармацевтической промьш1ленности для производства фитохимических препаратов из лекарственного растительного сырья. В отличие от непрерывных процессов массообмена, массообмен с твердым телом протекает в нестационарном режиме, при этом концентрация переходящего вещества изменяется как в объеме твердого тела, так и во времени. Сначала изменяется концентрация поверхностного слоя, а затем и внутренних слоев твердого тела. Движение веществ из глубины твердого тела к поверхности осуществляется за счет разности концентраций на поверхности и в глубине, и поскольку оно определяется скоростью молекулярной диффузии, то происходит довольно медленно. [c.269]

Метод основан на определении скорости молекулярной диффузии экстрагируемого вещества в двухфазной системе. Его широко применяли в свойх исследованиях Дриккамер с сотр. [37, 38], Хан [71], Браун и Так [72]. Как правило, в этих работах измеряют либо количество вещества, перенесенного из одной фазы в другую за определенное время, лц5о профиль концентраций, т. е. концентрацию вещества в каждой фазе на различных расстояниях от границы раздела фаз. Экспериментально найденные профили концентраций сравниваются с теоретическими, вычисленными в предположении, что ПС отсутствует. Отклонения от теоретических профилей может быть вызвано как поверхностным сопротивлением, так и спонтанной [c.391]

Оландер и Бенедикт [1241 изучали кинетику экстракции воды в диффузионной ячейке с перемешиванием и нашли, что вода распределяется физически. Правда, энергия активации, найденная авторами, все же была значительной для чисто диффузионного процесса (4,9 ккал/моль). В работе [75] отмечено поверхностное сопротивление, обусловленное образованием гидратов ТБФ. Однако, обработка и трактовка результатов по методу, предложенному Юртовым, вызвали возражения [126]. Недавно Хеффенден и Так [761 изучали молекулярную Диффузию воды через границу раздела фаз вода — ТБФ. Они пришли к выводу, что граница раздела фаз ока- [c.404]

Массопередача при перемешивании осуществляется в результате конвективной диффузии распределяемого вещества в фазах и в основном молекулярной диффузии через тонкий поверхностный слой. Переход через границу раздела фаз во многих случаях сопровождается химической реакцией образования экстрагирующегося соединения. [c.197]