Теория с неподвижным слоем

Теория неподвижного слоя [c.84]

Чернова Э. А., О режимах реакторов с неподвижным слоем катализатора, Теор. основы хим. технол., 4, № 3, 367 (1970). [c.188]

Физическая адсорбция. В промышленных условиях процессы адсорбции целевых компонентов осуществляются путем пропускания газового потока через неподвижный слой адсорбента, т е. имеет место так называемая динамическая адсорбция. В этих условиях поглощение компонентов из газового потока происходит из каналов, образуемых гранулами адсорбента, и ограничивается адсорбционной емкостью слоя. Согласно теории адсорбции, разработанной H.A. Шиловым и подтвержденной экспериментально, насыщение адсорбента происходит послойно. При прохождении газового потока через слой адсорбента сначала происходит полное насыщение фронтального участка слоя адсорбента, после чего газовый поток проскакивает через этот участок практически без изменения, а зона поглощения постепенно перемещается в направлении движения газового потока. После насыщения всего слоя абсорбента происходит проскок" всех компонентов через слой адсорбента. [c.63]

Теория Нернста. Задача о закономерностях диффузии в движущейся жидкости, т. е. конвективной диффузии, впервые была решена Нернстом (1904) для плоского электрода. В основе теоретических представлений Нернста лежит предположение о прилегающем к электроду неподвижном относительно его поверхности слое жидкости толщиной 6. Это предположение основано на экспериментально установленной независимости вязкости жидкости от материала капилляра, через который она протекает, или от материала шарика, который падает в исследуемую жидкость. За пределами неподвижного слоя скорость движения жидкости относительно электрода и скачкообразно изменяется от нуля до некоторой величины v . Диффузия реагирующего вещества происходит только в пределах этого неподвижного слоя, и поэтому его толщина совпадает с толщиной диффузионного слоя. Скорость диффузии вещества, реагирующего на поверхности электрода, определяется по законам диффузии в покоящейся жидкости и [c.243]

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]

Математические выражения для скорости гетерогенных, процессов при стационарной конвективной диффузии получаются обычно очень сложными. Поэтому рассмотрим вначале приближенную теорию стационарной конвективной диффузии (Нернст). Предположим, что вблизи поверхности твердого тела даже при наличии конвекции в растворе имеется неподвижный слой толщиной в несколько тысяч молекулярных размеров, так называемый эффективный диффузионный слой толщиной 6, через который доставка вещества к поверхности твердого тела осуществляется только за счет диффузии. Внутри слоя 6 конвекция отсутствует (рис. 95, а). Концентрация вещества в эффективном диффузионном слое на границе с раствором равна концентрации q в объеме раствора. А внутри дис узионного слоя концентрация вещества падает вблизи поверхности твердого тела до некоторой величины с Эффективная толщина диффузионного слоя не имеет физического смысла и представляет собой эмпирическую постоянную. Представление об эффективной толщине диффузионного слоя позволяет считать, что вещество доставляется к реагирующей поверхности только за счет диффузии. [c.372]

Первая теория конвективной диффузии была предложена Нернстом. Нернст исходил из предположения о том, что вблизи электрода всегда имеется неподвижный слой раствора, на границе которого ско-У рость движения жидкости резко повышается до своей предельной вели-чины Vo (рис. 87). 0 предположение основывалось на опытах по определению вязкости жидкости, кото- -у рую вычисляли или из скорости [c.164]

Первая теория конвективной диффузии была предложена В. Нернстом в 1904 г. В. Нернст исходил из предположения о том, что вблизи электрода всегда имеется неподвижный слой раствора, на границе которого скорость движения жидкости резко повышается до своей предельной величины и,, (рис. 87). Это предположение основывалось на опытах по определению вязкости жидкости, которую обычно находят или по скорости падения твердого шарика в жидкости, или по скорости вытекания жидкости из капилляра. Определяемые этими способами величины вязкости не зависят от материала, из которого [c.174]

Согласно теории Нернста, к поверхности твердого тела прилегает слой неподвижной н. идкосТи, транспорт вещества через который происходит в результате диффузии реагирующих частиц. За пределами этого слоя движение жидкости приводит к выравниванию концентрации во всей остальной толще раствора. Неподвижный слой называют диффузионным слоем Нернста толщина его б зависит от многих факторов свойств растворителя и растворенного вещества скорости перемешивания и т. д. В случае жидкости его протяженность составляет 0,02—0,05 мм и меньше. [c.766]

Дальнейшее развитие теория двойного слоя получила в работах Штерна. Согласно его теории, не весь диффузный слой может свободно передвигаться. Если бы при электрокинетических процессах жидкость смещалась как раз на поверхности раздела фаз, то разность потенциалов между движущейся жидкостью и неподвижным электродом была бы равна термодинамическому потенциалу ф. Но так как в действительности приэлектродная часть слоя жидкости неподвижно связана с поверхностью твердой фазы, то видимое смещение слоев жидкости происходит на некотором расстоянии от поверхности раздела, т. е, в толще диффузного слоя. Это связано с тем, что ионы имеют вполне определенный радиус и, следо- [c.224]

Корреляция для неподвижного слоя при малых значениях критерия Рейнольдса оказывается непригодной, когда - -1, ибо в этом случае получается Но эта корреляция базируется на экспериментальных данных, полученных для порозности менее 0,8. Более того, теория Козени, приведшая к зависимости / от Не, рассматривает зернистый слой (насадку) как совокупность извилистых каналов. В связи с этп.м нельзя ожидать, что зависимость между [ и Не оправдается при высоких значениях порозности. [c.35]

Одним из первых успехов в кинетической теории газов было предсказание того удивительного факта, что динамическая вязкость и теплопроводность идеальных газов независимы от давления. Это означает, например, что определенное количество тепла передается через неподвижный слой газа при данных температурных условиях независимо от давления газа. Применяя упрощенные понятия, мы выведем выражения для вязкости и теплопроводности. Кинетическая теория объясняет напряжения трения в текущем газе тем, что молекулы движутся вперед и назад между слоями газа, текущими с различными скоростями. Таким образом, молекула из низкоскоростного слоя газа может попасть в слой газа, движущийся с большей скоростью, где после нескольких столкновений ее скорость увеличивается, а скорость столкнувшихся с ней молекул уменьшается. Таким образом, между слоями газа происходит обмен количеством движения. Это же движение молекул вызывает обмен энергией, когда в газе имеют место разности температур. [c.340]

Обсудим аппарат и терминологию теории Шилова более подробно. На рис. 10,7а сплошной линией представлено стационарное, перемещающееся параллельно самому себе распределение концентраций адсорбата в слое в фиксированный момент времени, а на рис. 10,76 — изменение концентрации адсорбата во времени в постоянном сечении Ь неподвижного слоя. [c.221]

Предложено большое количество расчетных зависимостей для определения гидравлического сопротивления неподвижного слоя зернистого материала при прохождении через него потока жидкости или газа [21—24]. Это обусловлено отсутствием точного решения задачи движения жидкости (газа) в зернистом слое, а полученные зависимости, связывающие параметры неподвижной шихты и ее гидравлическое сопротивление, представляют собой результаты экспериментальных исследований, обработанные с использованием методов теории подобия. [c.155]

Высоту неподвижного. слоя смолы для проявительного метода разделения можно определить с помощью тарелочной теории, а для случая извлечения — по времени защитного действия. Однако на практике чаще экспериментально подбирают условия разделения на колонках малых размеров с последующим перенесением полученных результатов на технологические колонные [c.164]

Математическая трактовка ионообменных процессов в колонках с неподвижным слоем ионита. И. Равновесная теория как предел кинетической теории [3114]. [c.481]

В использованной теории [13, 14] рассматривается линейная хроматография, которая описывает одновременно продольную диффузию в токе несжимаемой среды и внутреннюю радиальную диффузию в пористых зернах адсорбента, учитывая ограниченную скорость перехода адсорбата через поверхность раздела, которая может включать как диффузию в тонком неподвижном слое газа-носителя на поверхности адсорбента, так и медленную скорость адсорбции на его внутренней поверхности. [c.444]

В теории рассматривается модель разделяющего процесса, протекающего в колонке длиной Ь поперечного сечения Е, которая гомогенно заполнена шарообразными зернами адсорбента со средним радиусом Я, причем радиус зерен мал по сравнению с радиусом колонки. Внутренняя пористость адсорбента равна е внешняя пористость адсорбционного слоя составляет 8 , а свободный объем колонки, не заполненный зернами, равен ЪеЕ. Газ-носитель проходит через свободное пространство с объемной скоростью ю, так что линейная скорость и = ю/ВеЕ. Молекулы адсорбата уносятся газом-носителем в направлении его тока с определенной линейной скоростью и одновременно протекают следующие транспортные явления 1) продольная диффузия адсорбата в среде носителя 2) вихревая диффузия 3) перенос молекул адсорбата через неподвижный слой на внешней поверхности зерен адсорбента 4) радиальная диффузия адсорбата внутрь пор адсорбента 5) перенос продиффундировавших молекул адсорбата через неподвижный слой к стенкам пор 6) адсорбция молекул на стенках пор. [c.445]

Как и в вопросах, рассматривавшихся выше, важно прежде всего выделить простейшие предельные случаи. В первом из них продольный перенос считают настолько сильным, что температура и концентрации всех веществ полагаются одинаковыми по всей длине. Во втором предельном случае, напротив, полностью пренебрегают продольным переносом и считают, что температура и концентрации изменяются по длине в соответствии с протеканием реакции. Для неподвижного слоя или канала значение продольного переноса определяется просто длиной, так что указанные предельные случаи соответствуют короткому слою и длинному слою. Для слоя катализатора их рассматривали Тодес и Марго-лис [16], для слоя горящего угля — Майерс [17]. При проведении процесса в кипящем (псевдоожиженном) слое характер процесса всегда близок к предельному случаю полного перемешивания-В теории устойчивости химических реакторов только что отмеченным предельным случаям отвечают модели реакторов идеального смешения и идеального вытеснения как для гетерогенных, так и для гомогенных реакций. [c.427]

Экспериментальные данные авторов пакетной теории теплообмена [649] показывают, что а возрастает с увеличением теплопроводности неподвижного слоя в степени 0,5—0,55, что хорошо согласуется с формулой (IX. 10). Между прочим, по более поздним данным [650, 651], мгновенные значения а изменяются от очень малых величин до 1500 ккал м ч град) и более при средней величине а — порядка нескольких сот ккал мР- ч град), причем частота пульсации составляет 0,5—6 сек т. е. близка к частоте пульсации плотности в неоднородном псевдоожиженном слое (см. главу IV). Пакетная теория теплообмена получила сравнительно широкое признание [365, 403, 544, 569, 681, 721 и др.]. [c.296]

Проблемы переноса тепла, массы и количества движения в псевдоожиженном слое являются предметом многочисленных исследований, часто дающих противоречивые результаты. По этому вопросу имеется большое число публикаций обзорного характера и монографий, например книги Ценца , Лева , Циборовского , Беранека и др. Не повторяя основные представления теории псевдоожиженного слоя, остановимся только на применении реакторов этого типа в тех случаях, когда обычно применяется неподвижный слои. [c.349]

Дальнейшее развитие теория двойного слоя получила в работах Штерна (1924). Согласно адсорбционной теории двойного электрического слоя Штерна часть ионов образует неподвижную гельм-гольцевскую обкладку слоя толщиной, равной среднему радиусу 418 [c.418]

Исторически первой теорией массопередачн была пленочная теория Нерн-ета [1], предположившего, что к поверхности твердого тела прилегает неподвижный слой жидкости, массопередача в котором носит стационарный характер. Эти предположения сразу же приводят к выводу о линейном распределении концентрации в гипотетической пленке и прямой пропорциональности между потоком массьг (/) и коэффициентом молекулярной диффузии (О). Теория Нернста, однако, не дает возможности определить величину /, поскольку она не позволяет вычислить толщину плепки. [c.169]

Явление распространения бегущих волн значительно раньше, чем в гетерогенных каталитических реакторах, обнаружено п полнее исследовано в таких областях, как горение и биология. Результаты, составившие базу для развития всей последующей теории процессов распространения бегущих волн , содержатся в ставших уже классическими работах Я. Б. Зельдовича [9] и А. П. Колмогорова, И. Г. Петровского, Н. С. Пискунова [10]. Б настоящее время теория волновых процессов в горении и биологии развивается пптенснвно. Довольно полный обзор, посвященный современному состоянию математической теории таких процессов, содержится в [11]. Но использовать результаты этой теории для аналогичных процессов в гетерогенных каталитических реактораг не представляется возможным, так как динамические свойства неподвижного слоя катализатора в значительной мере определяются процессами межфазного тепло- и массообме-па, большим различием теплоемкостей твердой и газовой фаз, фильтрацией реакционной смеси через слой катализатора. Перечисленные факторы в своей совокупности не находят аналога в описании биологических структур или в горении, [c.27]

Теория расчета реакторов с неподвижным слоем катализатора была далее усовершенствована Динсом и Лапидусом [10], а также Биком [11], В настоящее время эта теория уже довольно основательно разработана, однако имеются сомнения в надежности экспериментального. материала, лежащего в ее основе, и отсюда сомнения в возможности ее использования для расчета реакторов с неподвижным слое.м катализатора . Это за.мечание, в частности, относится к расчету распределения температур, учитывая очень сильную зависимость скорости реакции от температуры, Несомненно, большое влияние может оказать и неполнота наших представлений о механизме теплопроводности слоя и неточный выбор температурного коэффициента. Достаточно разработанная теория должна учитывать разность темпе- [c.58]

Крамере и Уэстертерп [9] приводят другой пример из работы Гофманпа, Именно поэтому в данном разделе эта теория рассматривается в самых общих чертах. В последнем разделе настоящей главы будут упомянуты эмпи-ричес.кие. методы, обычно при.меияемые при расчете реакторов с неподвижным слоем катализатора. [c.58]

Рассмотрены вопросы устойчивости и автотермичности реакторов, расчета оптимальных режимов. В качестве примеров для изучения взяты реакторы с неподвижным слоем, прежде всего реакторы для синтеза аммиака и окисления двуокиси серы, играющие наиболее важную роль в химической промышленности. Приведены также расчеты реакторов с псевдоожиженным слоем (основы теории псевдоожил ення являются предметом ряда специальных монографий и здесь не излагаются). Из контактных аппаратов других типов приведены колонны Кёлбела с катализатором, суспендированным в жидкости. В книге не рассматривались реакции, осуществляющиеся в жидкой фазе с взвешенным в ней катализатором. В конце книги кратко излагаются вопросы оптимизации реакторов, а также применения электронно-вычислительных и аналоговых машин. [c.10]

Безденежных А. А., Таранов В. И., Орлов А. П. Продольное перемешивание жидкости в восходящем газожидкостном потоке в реакторах с неподвижным слоем каталияатора.— Теор. основы хим. технол. , 1971, т. 5, № I, с. 163— 167. [c.207]

Активные центры на поверхности можно рассматривать как реагенты, причем на одну молекулу приходится один активный центр. При такой адсорбции образуется неподвижный слой. Молекулы фиксированы, пока они не десорбируются. Однако допускается, что в большинстве случаев молекулы адсорбируются двумя или большим числом активных центров. Эта теория, предполагающая образование активированных комплексов и дающая модели реакций, протекающих на нескольких активных центрах, принципиально очень близка к мультиплетной теории, содержание которой будет рассмотрено ниже. [c.134]

Нойес и Уитней предположили, что у поверхности растворения формируется очень тонкий слой насыщенного раствора, а скорость растворения определяется диффузией вещества из этого слоя в основную массу растворителя. В 1900—1907 гг. Нернст предложил диффузионную теорию гетерогенного взаимодействия. По Нернсту, на поверхности раздела фаз весьма быстро достигается равновесие, а концентрация становится равной концентрации насыщения С . При достаточно интенсивном перемешивании вблизи поверхности растворения возникает неподвижный слой жидкости толщиной б, в пределах которого концентрация изменяется от s до С — концентрации в основной массе раствора. При этом градиент концентрации определяется величиной [c.15]

Тем не менее полезно оценить /о из общих принципов, что необходимо для проектирования аппаратуры, а также вследствие затруднительности воспроизводства реальных заводских условий в лаборатории, особенно в случаях высоких рабочих давлений и температур. Поскольку при IУпроблема определения 11о по существу сводится к нахождению такой скорости потока, при которой перепад давления в неподвижном слое уравновесит вес частиц, приходящихся на единицу площади поперечного сечения. В связи с этим ниже вкратце рассмотрены некоторые положения теории движения жидкости через неподвижные зернистые слои, [c.24]

Расчет скорости диффузии в такой трактовке применяется и теперь в процессах адсорбции твердыми телами из потока газов, в процессах адсорбции из растворов [91—94] и др. Все же теория неподвижной пленки теперь устарела. В связи с развитием теории турбулентности указанной пленке (газовой или жидкостной), граничащей с реагирующей или поглощающей поверхностью, стали придавать уже иное физическое значение, а именно, ее представляют в виде ламинарного погранич1[ого слоя , который уже не является неподвижным, а только лишенным вследствие наличия твердых границ беспорядочных поперечных движений, характерных для основной массы турбулентного потока. О)гласно представлениям Ирандтля, в такой ламинарной пленке — так называемом подслое—предполагается только струйчатое вязкое течение и полное отсутствие пульсаций. В связи с этим в пленке предполагается исключительно молекулярный, диффузионный перенос массы и тепла. [c.98]

Теория проницания (пенетрации) Р. Хпгби [16, 17] считает процесс диффузии неустановившимся, причем скорость диффузии принимается такой же, что и при диффузии в неподвижный слой, бесконечной глубины. Согласно этой модели, коэффициент массоотдачи оказывается пропорциональным коэффициенту молекулярной диффузии в степени 0,5, что иногда лучше согласуется с опытными данными. А. М. Розен и В. С. Крылов [13] указывают, что теория Хигби заведомо неприемлема для системы с турбулентным движением, так как она не учитывает гидродинамики, а в действительности турбулентные пульсации оказывают весьма сильное влияние на скорость массопередачи. [c.96]

В целом эта теория не такая уж спорная, как может показаться на первый взгляд. Описанные в разд. 1У-8 исследования электрокинетических явлений показывают, что диффузный слой состоит из неподвижного слоя (хотя и определяемого несколько иначе, чем плотный слой Штерна) и подвижного слоя. Теория Штерна позволяет учесть конечность размеров молекул и некулоновские силы (вандерваальсовы и специфического взаимодействия), которые могут возникать между поверхностью и ближайшими молекулами растворенного вещества. Имеются и другие пути учета этих факторов. Например, в теории межионного взаимодействия конечность размеров молекул учитывается обрезанием поля на радиусе, соответствующем расстоянию максимального сближения, которое рассматривается как сумма двух ионных радиусов. Спарнэй [9, 10] модифицировал уравнение (1У-3), введя в него связанный объем иона, т. е. объем вокруг данного иона, недоступный для любого другого иона. [c.167]