Эффект термодиффузии

Первое слагаемое в (1.173) и (1.174) (сумма в квадратной скобке) выражает закон Фика в полном потоке переноса массы, второе слагаемое — эффект термодиффузии, третье слагаемое характеризует закон Стефана. Обозначим через е отношение скорости вдува в частицу к скорости набегающего потока (Vt—Vi), т. е. [c.65]

Во избежание химического взаимодействия металла спирали с компонентами газа разделительные колонки чаще выполняют из двух трубок, внутренняя из которых является нагревателем, а внешняя охладителем. При небольших скоростях и толщине зазора не более 5 мм в кольцевом канале удается обеспечить ламинарный режим и тем самым устранить сглаживающий эффект термодиффузии турбулентный перенос. [c.149]

Эффективность метода термодиффузии усиливается идущей обычно параллельно диффузии тепловой конвекцией. В этом случае принцип термодиффузионного метода выглядит следующим образом. Пусть разделяемая смесь помещена между горячей и холодной стенками сосуда. Понятия горячий и холодный здесь, разумеется, относительны. Вследствие эффекта термодиффузии легкий компонент концентрируется около горячей стенки, а тяжелый — у холодной. Кроме того, в сосуде возникают конвекционные потоки, вызванные разностью плотностей холодного и горячего газа (жидкости). В результате этого около горячей стенки возникает направленное движение массы газа (жидкости) вверх, а около холодной — вниз. Вот почему легкий компонент будет концентрироваться вверху сосуда, а тяжелый — внизу. Предельное разделение соответствует стационарному состоянию, когда количества легкого компонента вверху трубки и тяжелого внизу ее не будут более изменяться в результате процессов термодиффузии и конвекции. Однако при достижении стационарного равновесия должно происходить немедленное отделение обогащенных слоев, так как в смеси происходит также обычная концентрационная диффузия, направленная на выравнивание концентраций.разделяемых компонентов, причем эта диффузия идет тем быстрее, чем больше разность в концентрации газа (жидкости) в верхней и,нижней областях трубки. [c.42]

В работах [9—11] вопрос об обобщении опытных данных по тепло- и массообмену при испарении и конденсации из парогазовой смеси был рассмотрен для условий, когда возможно пренебрегать межфазным кинетическим сопротивлением переносу вещества на поверхности раздела и дополнительными молекулярными эффектами — термодиффузией и диффузионной теплопроводностью. Путем анализа методами теории подобия дифференциальных уравнений и граничных условий для бинарного пограничного слоя на полупроницаемой поверхности было установлено, что уравнения подобия для коэффициентов тепло- и массоотдачи при указанных условиях можно в общем случае [c.117]

В действительности, температурные неоднородности вызывают также возникновение диффузионного потока вещества (эффект термодиффузии), а неоднородности концентрации — возникновение кондукционного потока тепла (эффект диффузионной теплопроводности). Поэтому плотность каждого из потоков д и т, соответственно) определяется в виде суммы двух членов, из которых один пропорционален градиенту температуры, а другой— градиенту концентрации. Рассматриваемые эффекты выражены тем слабее, чем меньше концентрация примеси и чем ближе значения молекулярных весов основной среды и примеси. Во многих технически важных случаях — в особенности при не слишком больших значениях градиентов температуры и концентрации — влиянием термодиффузии и диффузионной теплопроводности можно пренебречь. [c.224]

Градиент температуры в бинарной смеси газов вызывает относительное движение компонент смеси, которое обусловливает возникновение градиента относительной концентрации компонент смеси, в результате чего газовая смесь становится неоднородной. Это явление называют термодиффузией . Одновременно с термодиффузией возникает обычная, взаимная диффузия, эффект которой противоположен эффекту термодиффузии. В результате в установившемся состоянии распределение концентрации компонент смеси будет функцией градиента температуры [c.199]

Для многократного использования небольшого различия в составах метод термической диффузии применяется в сочетании с использование термической конвекции. Аппарат для разделения смеси газов состоит в основном из длинной вертикально установленной трубки I (рис. 53), по оси которой проходит проволока 2 (или тонкая трубка), нагреваемая до высокой температуры электрическим током (нли другим способом). Наружная трубка окружается рубашкой 3 для охлаждения. Эффект термодиффузии сказывается в том, что более легкие молекулы направляются к горячей проволоке, где они поступают в восходящий конвекционный ток, существующий вблизи проволоки, а более тяжелые молекулы направляются к наружной стенке трубки и здесь попадают в нисходящий конвекционный ток. В результате более легкие молекулы направляются вверх, а более тяжелые — вниз, и вдоль трубки устанавливается некоторый градиент концентрации. Образованию и сохранению этого градиента противодействует частичное перемешивание потоков и обычная диффузия. [c.160]

Для уменьшения влияния эффекта термодиффузии МОС можно использовать МОС, имеющие менее крутые зависимости давления пара от температуры, а также МОС, имеющие более низкие температуры распада и более высокие скорости реакции распада. [c.171]

Как показано в работах [14,15], в случае двойного моногенного раствора в эксперименте по термодиффузии непосредственно измеряется коэффициент Соре компонента S . Поэтому значения теплот переноса, найденные из опыта, позволяют, согласно (12), оценить сечения рассеяния фононов на частицах компонентов и найти закономерности, описывающие эффект термодиффузии. [c.246]

Если это уравнение применить к эффекту термодиффузии изотопов в чистом металле, то надо принять = 2 тогда [c.249]

Уравнение диффузии при принятых ограничениях получим как частный случай общего уравнения диффузии (8.57). Опуская в этом уравнении последние два члена справа, выражающие эффект термодиффузии и возникновения вещества, будем иметь при постоянных р, А, О и числе Шмидта 8с = >/0 [c.314]

Итак, эффект термодиффузии заключается в возникновении градиента концентраций компонентов смеси под влиянием градиента температуры. Причём, никаких ограничений на состав смеси не накладывается, она может быть бинарной или многокомпонентной, компоненты могут иметь одинаковую молекулярную массу и находиться в любом агрегатном состоянии. [c.102]

В действительности температурные неоднородности вызывают также возникновение диффузионного потока вещества (эффект термодиффузии), а неоднородности концентрации — возникновение кондукционного потока тепла (эффект диффузионной теплопроводности). Поэтому плотность каждого из потоков (д и т, соответственно) определяется в виде суммы двух членов, из которых один про- [c.239]

Чепмен и Доутсон 1Л. 5-1] впервые экспериментально показали наличие эффекта термодиффузии. Подробное экспериментальное исследование термодиффузии было проведено Иббсом (Л. 5-2, 5-3, 5-4], который провел опыты с различными бинарными смесями водород — углекислый газ, водород — азот, азот — углекислый газ, водород — аргон, гелий — аргон. [c.232]

Известно, что в большинстве случаев теплопередачи при конденсации градиенты температур газ — стенка невелики и задача решается в рамках концентрационной диффузии. При конденсации серной кислоты в котлах эти же градиенты могут достигать 1000°С (например, в топке водогрейного котла ПТВМ), в связи с чем требуется учесть эффект термодиффузии. [c.148]

Как уже подчеркивалось в 11.4—11.6, возникновение неустойчивости непосредственно связано с исчезновением производства обобщенной избыточной энтропии P[6Z] [или Pm[oZ ] в (11.42)] (разд. 11.4—11.6). Когда рассматривалась проблема Бенара для однокомпонентной жидкости, возникновению неустойчивости было дано простое механическое объяснение (разд. 11.3). Но в случае двукомпонентной проблемы Бенара следует учитывать эффекты термодиффузии, и простая механическая интерпретация возникновения неустойчивости уже не приемлема. [c.170]

Ко второй группе теплофизическтг свойств веществ относят транспортные, или переносные, свойства (теплопроводность, вязкость, диффузия и так называемые перекрестные эффекты — термодиффузия и концентрационная теплопроводность). Эти свойства характеризуют неравновесные процессы в физических средах. [c.433]

Возможность одновременного проявления различных эффектов (х, Хе1, Хег) в широкопористых телах объясняет получаемые экспериментально большие различия величины и знака фактически измеряемого эффекта. Как следует из проведенного рассмотрения, эти различия могут быть связаны с разной величиной поверхностного потрнциала фо и разными значениями и/1. Кроме того, возможно проявление эффекта термодиффузии ионов. Этот зффект, как показывают расчеты [104], может при х/1 > 0,1 (и при достаточно высоком потенциале фд) превосходить другие термо-электроосмотические составляющие. При этом знак функции Q (х/г) в уравнении (Х.110) зависит от знака разности ( — ) и знака потенциала поверхности фо- Все это показывает, что надежные измерения скорости истинного термоосмоса, связанного с особой структурой граничных слоев, возможны только в тонкопористых телах при условии х/1 0,1, что для воды отвечает размерам пор 2/1 500 А. [c.336]

Много общего с диффузионным методом разделения изотопов имеет метод термодиффузии, основанный на эффекте, открытом в середине прошлого века. Эффект термодиффузии заключается в том, что если поместить какую-либо газовую или жидкую смесь между стенками сосуда, имеющими различную температуру, то более легкий компонент будет перемещаться к горячей стенке, в то время как тяжелый компонент будет концентрироваться у холодной стенки. Теория термодиффузни приводит к соотношению, согласно которому коэффициент разделения пропорционален разности масс молекул смеси. [c.42]

Появится эффект термодиффузии (поток массы, вызванный градиентом температуры) и эффект Дюфора (поток тепла, вызванный градиентом концентраций). [c.68]

Перейдем далее к рассмотрению системы, состояп ей из частиц двух сортов, т. е. раствора двух веш,еств. Если пренебречь эффектами термодиффузии, концентрация с растворенного веп ества подчиняется в этом случае обычному диффузионному уравнению [c.92]

Обобщение уравнений кинетики сорбции в однородном сорбенте на неизотермический случай не представляет трудностей. Существенно более сложными являются такие уравнения для бидисперсного сорбента. Они впервые получены в работе [2]. Эти уравнения с соответствующими граничными условиями, учитывающими в общем случае внешний массо- и теплообмен с коэффициентами р и а, содержат пять характерных времен процесса Те= Я 0 + Г)/Э, т, = / (l + Г) /Di, Та = rllDa, Т = hpR/a, = hpR /X, в то время как в изотермическом случае таких времен только три т , т , т . Здесь R — характерный размер гранулы Гц — характерный размер микропористой зоны Д и D — эффективные коэффициенты диффузии в транспортных порах и микропористых зонах р и а — коэффициенты внешнего массо- и теплообмена и т — характерные времени внешнего массо- и теплообмена т , — характерное время внутреннего теплообмена и — характерные времена установления сорбционного равновесия в транспортной пористой системе и микропористых зонах л, и ftp — эффективная теплопроводность и удельная теплоемкость сорбента Г — наклон изотермы. Наряду с перечисленными параметрами в уравнения кинетики неизотерми-ческой сорбции входит и коэффициент термодиффузии Dj- [2], учитывающий эффект термодиффузии в транспортной пористой системе. [c.128]

Уравнения ( .13) — ( .16) получены при общепринятых допущениях о том, что плотность радиального теплового потока, обусловленного. теплопроводностью, турбулентным переносом тепла и диффузией, много больше плотности аналогичного осевого теплового потока диффузионный поток вещества в осевом направлении пренебрежи.мо мал в сравнении с конвективным потоком массы перекрестные эффекты (термодиффузия, диффузионная теплопроводность, бародиффузия) не влияют существенно на процесс и др. [c.127]

Для фракционирования полимеров можно применять метод, основанный на использовании эффекта термодиффузии [28]. Раствор полимера загружают в пространство между двумя брусками, разница температур между которыми составляет приблизительно 50°. При достижении равновесия наблюдается разница в концентрациях раствора по.яимера, расположенного в верхней части и на дне рабочего пространства термодиффузионной колонки. Концентрация в верхней части колонки уменьшается, а концентрация на дне колонки увеличивается, причем низкомолекулярная часть полимера поднимается наверх, а высокомолекулярная часть опускается вниз. Эффективность фракционирования, как показал опыт, зависит от расстояния между брусками (наиболее удачным можно считать расстояние 0,6— 0,7 мм) и не зависит от температуры между брусками. Обычно температура между двумя брусками поддерживается в диапазоне от 20 до 50°. Влияние концентрации раствора и характера растворителя на эффективность фракционирования еще не выяснено полностью, правда, наилучший эффект достигается при применении плохого растворителя. На рис. 78 для сравнения приведены интегральные кривые распределения по молекулярным весам для системы полистирол — бензол, полученные при фракционировании полимера методом термодиффузии (при дву- и трехкратном повторном фракционировании) и методом дробного осаждения. [c.194]

Анализ изотопического эффекта показывает, что одной из составляющих термодиффузии является массовый эффект , при котором более тяжелый компонент идет в холодную сторону образца, причем справедливо уравнение (23). Этот результат можно обобщить на термодиффузию в двойных металлических системах. Для систем Sn—РЬ, Sn—Zn, Sn—Bi, Sn— d, Bi—Pb, Bi— d, Pb— d, Sn—Ga [11] массовый эффект правильно определяет знак полного эффекта термодиффузии. Для рассмотренных выше органических систем только в системе gHj l — I4 знаки массового эффекта и наблюдаемого эффекта термодиффузии не совпадают. [c.249]

Конвекционньп поток у стенок способствует уносу легкого компонента снизу вверх, а тяжелого—сверху вниз это, в свою очередь, создает градиент концентрации вдоль СВ. Следовательно, у горячей стенки происходит обогащение легким компонентом, а у холодной — тяжелым. Б этом и заключается эффект термодиффузии. Конвекционные токи способствуют многократному обога1цению горячей стенки легким компонентом и тяжелым — холодной стенки. [c.262]

В случае, когда изменение температуры по радиусу слоя невелико, эффектом термодиффузии можно пренебречь. Бзщем считать также, что перенос тепла теплопроводностью осуществляется только через конденсированную фазу, поскольку ее теплопроводность на несколько порядков выше теплопроводности газов. [c.64]

Поаш конвективного переноса происходит замена элементов объёма, в результате в верхней и нижней частях колонны оказы-ва ется смесь одинаковой концентрации у горячей и у холодной поверхностей. Следовательно, снова должен возникнуть термодиффузионный поток, пока сдвиг концентраций не станет равным 4%. Результатом такого периодически повторяющегося процесса является накопление более тяжелых молекул у основания и более лё1 ких — у верха аппарата, причем разница в составе между верхними и нижними элементами объёма много больше разделения, вызываемого одноступенчатой термодиффузией. В стационарном состоянии разделительный эффект термодиффузии уравновешан перемешивающим действием концентрационной диффузии и конвекции. [c.108]

Знак и величина тепла переноса зависят от природы примесй и растворителя — компонентов бинарного раствора. Для разных веществ тепло переноса — разное.. На этом основана возможность термодиффузионного разде ления веществ, в частности изотопов. Когда для атом ных реакторов понадобилась тяжелая вода, ее научИ" лись отделять от обычной, используя, эффект термодиффузии. [c.192]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология