Термодиффузия жидкостей

Процесс термической диффузии газовых смесей хорошо разработан и теоретически и экспериментально [124]. Что же касается термодиффузии жидкостей и, в частности, жидких углеводородов, то принципы их разделения не известны и только на основании эмпирических наблюдений выявлены некоторые закономерности [125]. [c.56]

Необходимость доводить расстояние между стенками до десятых долей миллиметра и возможность пользоваться короткими трубками определяют конструктивные особенности приборов для термодиффузии жидкостей. Чаще всего применяют две полые металлические коробки, из которых одна обогревается, а другая охлаждается проточной водой (рис. 36). Коробки приставляются одна к другой так, чтобы их плоские стенки образовали узкий прямоугольный зазор А, заполняемый разделяемой смесью. Для [c.97]

Необходимость доводить расстояние между стенками до десятых долей миллиметра и возможность пользоваться короткими трубками определяют конструктивные особенности приборов для термодиффузии жидкостей. Чаще всего применяют две полые металлические коробки, из которых одна обогревается, а другая охлаждается проточной водой (рис. 26). Коробки приставляются одна к другой так, чтобы их плоские стенки образовали узкий прямоугольный зазор А, заполняемый разделяемой смесью. Для этого служит прокладка. Для сбора концентратов прибор снабжен небольшими резервуарами С вверху и внизу. Для увеличения производительности часто строят прибор трубчатой формы с кольцевым зазором между двумя цилиндрическими трубками. [c.89]

Коэффициенты диффузии а 2 и термодиффузии жидкости в пористом теле не постоянные величины, а зависят от температуры и влагосодержания тела. [c.132]

Транспорт компонента разделяемой газовой смеси через пористую основу мембраны осуществляется одновременно несколькими механизмами переноса, в зависимости от структуры матрицы, свойств веществ и термодинамических параметров процесса. В общем случае движение компонентов смеси может вызываться конвективно-фильтрационным переносом, различного вида скольжениями вдоль поверхности пор, объемной диффузией, баро- и термодиффузией, кнудсеновской диффузией (эффузией), поверхностной диффузией, пленочным течением вследствии градиента расклинивающего давления, капиллярным переносом конденсированной фазы в анизотропных структурах. Вещество в порах скелета мембраны, как показано ранее, может находиться в виде объемной газовой фазы, капиллярной жидкости и адсорбированной пленки. Для каждого из этих состояний возможно несколько механизмов переноса, взаимосвязанных между собой. Не все виды переноса равнозначны по своему вкладу в результирующий поток веществу, поэтому при вычислении коэффициента проницаемости необходимо определить условия, при которых те или иные формы движения вещества являются доминирующими [З, 9, 10, 14—16]. [c.54]

В качестве метода разделения и исследования нефтей и нефтяных фракций применяют метод термической диффузии. Процесс термодиффузии идет в кольцевом пространстве между стенками двух коаксиальных цилиндров, куда помещается исследуемая жидкость или газ. Температура стенок поддерживается различная. В результате конвекции жидкость или газ начинают циркулировать, при этом более тяжелые компоненты двигаются по направлению к более холодной стенке и концентрируются на дне, а более легкие — по направлению к теплой стенке и собираются в верхней части колонки. Метод применяется для разделения углеводородов смазочных масел, причем разделение происходит в соответствии с числом колец. В нижней части колонки концентрируются компоненты с наибольшим числом колец. В некоторых случаях термическую диффузию используют для разделения газов и паров. [c.231]

Теплопроводность идеальных газов связана с вязкостью, поэтому зависимости теплопроводности от температуры и давления аналогичны соответствующим зависимостям для вязкости. В газовых смесях при перепаде температуры происходит незначительное расслаивание. Для этого явления, которое называют термодиффузией, характерно обогащение более легким газом той части объема, в котором поддерживается более высокая температура. Используя это явление, Клузиус предложил метод разделительных трубок и разработал соответствующую аппаратуру, с помощью которой оказалось возможным разделять изотопы элементов (гл. 4). Термодиффузия в жидкостях известна как эффект Соре. [c.23]

Анализ имеющихся в литературе опытных данных о величинах постоянной термодиффузии для жидкостей показывает, что последняя обычно существенно выше, чем постоянная термодиффузии в газах, вследствие чего жидкостная термодиффузия как метод разделения смесей в принципе имеет преимущество перед термодиффузией в газах. [c.180]

В практике разделения смесей термодиффузией используют колонны плоского типа (в простейшем случае это две плиты с зазором между ними) или типа коаксиальных цилиндров. Чтобы свести к минимуму эффект конвективного перемешивания жидкости в колонне, здесь иногда, как и в колоннах для разделения газовых смесей, зазор между холодной и горячей стенками заполняется насадкой. Для повышения эффекта разделения вместо одной колонны можно использовать каскад колонн. [c.180]

Величина энергии трансляционного движения определяет интенсивность термодиффузии в жидкостях. Расчеты показывают, что коэффициент самодиффузии определяется уравнением [c.146]

Интересные опыты по изучению диффузии в газовых смесях и в растворах под влиянием температуры проведены Соре (1879). Если жидким раствором или смесью газов заполнить вертикальную трубку и верхний конец ее нагревать, а низ охлаждать, то концентрация раствора или смеси газов на обоих концах трубки становится различной (эффект Соре). Хотя разности концентрации на концах трубки не превышают нескольких процентов в газах и десятых долей процента в жидкостях, к такому эффекту было проявлено внимание и позднее удалось установить, что эффект Соре становится во много раз значительнее, если его усилить путем тепловой конвекции. В настоящее время такой прием, называемый методом термодиффузии газовых смесей, широко применяют для разделения изотопов. При разделении на компоненты жидких растворов термодиффузия менее эффективна. [c.153]

Почти все процессы разделения двухфазны жидкость — пар (перегонки обычные, экстрактивная и азеотропные, абсорбция), жидкость — жидкость (экстракция растворителями), жидкость — твердое тело (адсорбция жидкофазная, экстрактивная кристаллизация), твердое тело — пар (адсорбция парофазная). Один из новейших способов разделения — термодиффузия — является однофазным. [c.143]

III, но не в областях II и IV. Это совершенно естественно. Например, в области II (где > О, D ID<0 и D ID достаточно велико по абсолютной величине) термодиффузия подавляет термическое расширение и слой жидкости остается устойчивым. В секторе I (где D /D > 0) термодиффузия дестабилизирует систему, поэтому [c.172]

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]

Термодиффузия в смеси двух жидкостей [c.218]

Коэффициент термодиффузии D имеет порядок 10" - 10м /с град в жидкостях и 10 - 10 mV град в газах. [c.90]

Термодиффузионный эффект настолько мал, что для достижения эффективных результатов при разделении необходимо использовать принцип мультипликации . Для этой цели Клузиус и Дикел [8] разработали устройство, принцип действия которого основан на сочетании термодиффузии и принципа противоточного конвекционного потока. Ш 1дкая смесь помещается в очень узкую щель (около 0,3 мм) между двумя вертикальными стенками, обычно цилиндрической формы, которые поддерживаются при различных температурах. Разность плотностей жидкости ва горячей и на холодной стенках вызывает движение смеси вверх на горячей и вниз на холодной стенке. Как и в других процессах фракционировки, основанных на принципе противотока, например дистилляция, одновременность установления равновесия (или стационарного состояния) перпендикулярно к направлению массопередачи и противотоку массопередачи повышает эффективность разделения. Процесс разделения начинается на обоих концах колонки и перемещается к ео середине. [c.392]

Термодиффузия в жидкостях. Термодиффузия предстагляет собой процесс разделения, все еще находящийся в исследовательской стадии и недостаточно изученный в применении к очистке высокомолекулярных углеводородов [14, 63]. Опубликованы работы, в которых описано применение колонок малого масштаба [62]. Термодиффузия, очевидно, может дать наилучшие результаты в тех случаях, когда молекулы различаются по форме, что приводит к заметной разнице в вязкости или в температурном коэффициенте вязкости. Несомпенно, этот процесс получит широкое развитие и явится ценным дополнением к фракционной пзре-гонке. Процесс термодиффузии в жидкостях по своей природе допускает сравнительно простое аппаратурное оформление в виде несложных колонн. [c.502]

Принцип взаимности Онзагера в форме равенства (14.35) был обоснован опытными результатами, отражающими следующие потоки разной природы так, нагревание двух проводников в спае вызывает электроток (на этом эффекте работает термопара) поток электричества в металлических проводниках вызывает их нагревание и выделение теплоты градиент температуры вызывает градиент концентрации веществ (термодиффузия) градиент давления вызывает градиент концентрации (бародиффузия) продавливание жидкости через проницаемые пе-регородик вызывает градиент температуры (термоосмос) и другие примеры. [c.257]

Внутренняя задача теплообмена при нагреве жидких сред может отличаться крайней сложностью вследствие сочетания теплопроводности, конвекции и излучения. Некоторые жидкости (вода, масло, расплавленное стекло) обладают в световом диапазоне волн известной луче- прозрачностью, но практически большинство жидкостей нелучепрозрачны в тепловом диапазоне волн, который характерен для работы печей. Значительной теплопроводностью обладают только жидкие металлы коэффициент тейлопроводности неметаллов обычно не превышают 1—2 Вт/(м -К). В соответствии с указанным перенос тепла в неметаллической неподвижной жидкости мало интенсивен, и такое жидкое тело чаще всего относится к категории массивных тел. Массообмен в жидкой ванне в свою очередь оказывает влияние на перенос тепла. При наличии разности концентраций возникает процесс молекулярной диффузии при наличии разности температур— процесс термодиффузии в направлении градиента температур. [c.36]

Хотя явление термодиффузии в жидкостях было открыто значительно раньше, чем в газах, использование его для разделения жидких смесей долго не находило практического применения. И лишь после работ К. Клузиуса, Г. Коршинга и К. Вир-ца стало ясно, что при использовании принципа противотока жидкостная термодиффузия как метод разделения смесей обладает потенциально высокой эффективностью. Начиная с 1940 г. были предприняты исследования применимости этого метода для разделения изотопов урана в жидком гексафториде урана, в результате которых был разработан промышленный способ получения концентрата изотопа урана-235. Метод жидкостной термодиффузии оказался вполне конкурентноспособным по срав- [c.178]

Постоянная термодиффузии (или коэффициент Соре) может быть определена также и методом колонны, по результатам опытов как в стационарном, так и в нестационарном состояниях. Знание этой величины позволяет судить о возможностях термодиффузии для глубокой очистки жидкостей от примесей, а также производить ориентировочный расчет разделительности аппаратуры. [c.180]

В последнее время в практике глубокой очистки веществ успешно применяют комбинированный способ, получивший название метода термодистилляции. В этом методе термодиффузия осуществляется в сочетании с ректификацией в колонном аппарате типа коаксиальных цилиндров. Процесс разделения в такой термодистилляционной колонне протекает в условиях сосуществования движущихся противотоком жидкости и пара. При этом на пар налагается температурное поле, подобно тому, как это реализуется в рассмотренной выше термодиффузионной колонне для разделения смеси газов. Роль холодной стенки играет поверхность внутренней трубки (цилиндра), температура которой Т путем циркуляции хладоагента поддерживается равной температуре конденсации пара или несколько ниже. В ходе процесса по этой стенке движется в виде тонкой пленки жидкость, образук щаяся в конденсаторе колонны. Температура Т] подбирается таким образом, чтобы на холодной стенке не происходило дополнительной конденсации пара, контактирующего с жидкостью. Горячей стенкой является поверхность внешней трубки, которая обогревается до заданной температуры Гг. В результате общий эффект разделения в колонне будет обусловлен как явлением термодиффузии в паре, так и ректификацией вследствие массообмена между стекающей по холодной стенке жидкостью и поднимающимся в зазоре между трубками потоком пара. [c.181]

Таким образом основной вклад в эффект очистки веществ от взвешенных частиц методом термодистилляции обусловлен термодиффузией (термофорезом) этих частиц в движущемся паровом потоке, находящемся в температурном поле, т. е. за счет температурного градиента в термодистилляционной колонне происходит направленное перемещение взвешенных частиц от горячей стенки к холодной . Роль же стекающей по ней жидкой пленки в этом случае сводится в основном к захвату переместившихся к ней частиц и переносу их в кубовую жидкость, где эти частицы и концентрируются. [c.184]

Термодиффузия. При изменении температуры газовой смеси и поддержании ее на достигнутом уровне происходит определенное расслаивание компонентов смеси. При этом молекулы более тяжелого газа диффундируют в направлении более низкой температуры до достижения равновесного состояния. Это явление называют термодиффузией. Оно было предсказано на основе положений кинетической теории газов. При одной и той же температуре молекулы обоих компонентов газовой смеси обладают одинаковой средней кинетической энергией [уравнение (7.1.13)], но различным количеством движения ти = ЗкТт, большим у тяжелых молекул. Поэтому более тяжелые молекулы дольше сохраняют направление и скорость движения, перемещаясь преимущественно в направлении снижения температуры, несмотря на постоянные упругие соударения молекул. Это связано с увеличением разности количеств движения молекул тяжелых и легких газов с ростом, температуры. Явление термодиффузии наблюдается и в жидкостях (эффект Людвига — Соре). Термодиффузия возникает и в случае изомерных соединений, на основании чего можно сделать вывод о зависимости ее не только от величины, но и от формы молекул. [c.334]

Если температура жидкости выше таковой в паре (трубке), то начнется перенос жидкости через перегородку, то есть осуществится своеобразный тепловой насос. Расчет показывает, что в случае воды при разнице температур в 100°С, процесс подъема прекратится, когда высота жидкости в трубке будет составлять несколько километров. Таким образом, этот тепловой насос способен поднимать жидкость на высоту, измеряемую в километрах. При термодиффузии градиент температуры вызывает перенос примеси. Величина такого переноса должна зависеть от механизма его осуществления. В простой теории Виртца, описывающей вакансионный механизм переноса, учитывается, что при совершении элементарного акта блуждания атом пёреходит от одной температуры к другой. При этом энергию, необходимую для преодоления активационного барьера, частица получает в начале блуждания и отдает в конце. Подобный переход возможен, если вакансия образуется в конце пути и исчезает в начале. В итоге тепло переноса должно составлять разницу энергий, равную высоте потенциального барьера и энергия образования вакансии. [c.539]

Эти явления физически подобны, и они именуются как явления переноса. Обычная диффузия (или эффект.Дюфура) — это. перенос массы из одной области в другую вследствие наличия градиента концентрации. При возникновении градиента температуры может возникнуть термодиффузия (или эффект Соре), благодаря которому произойдет также перенос массы из одной области в другую. Вязкость — это перенос импульса через газ вследствие наличия градиента скорости. Теплопроводность — это перенос тепла в результате наличия градиента температуры в жидкости или газе. [c.115]

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]

I и 2 —кривые предельной устойчивости А —критическое число Релея для однокомпонеитной жидкости В —число Редея для слоя, нагреваемого снизу, Термодиффузия усиливает обратный температурный перепад (Йа>0 < (Я 2)д С—чис.ю Релея для слоя, нагреваемого сверху. Волее плотная компонента мигрирует вверх. [c.172]

Эффект Дюфура (1832—1892) —изменение температуры при диффузии газов сквозь пористые перегородки (открыт Л. Дюфуром в 1872 г.) — явление, обратное термодиффузии. Эффект Соре (открыт Ш. Соре в 1879 г.) — термодиффузия в растворах. В газах разность температур при эффекте Дюфура может достигать нескольких кольвинов, в жидкостях она порядка 10" К. — Прим. перев. [c.36]

Значительно меньше, чем термоосмос, изучено явление термофореза в жидкостях в связи с трудностью корректного учета тепловой конвекции и броунирования (в случае малых частиц). Мак Наб и Майсен [ИЗ] измерили скорость термофореза сферических частиц латекса диаметром около 1 мкм в воде и гексане. В разбавленной суспензии, заполнявшей плоскую (шириной 0,3 см) горизонтальную щель, создавался вертикальный градиент температуры, причем нижняя часть суспензии была более холодной, что уменьшало конвекцию. Скорость термофореза определялась по разности между измеренной скоростью вертикального смещения частиц в поле температуры и стоксовской скоростью оседания. Значения Vi составляли от 3 до 8 мкм/с при изменении VT от 100 до 300 град/см. Термофо-ретическое движение частиц было направлено в холодную сторону, ускоряя их оседание. Больших отличий в значении Для частиц в воде и гексане обнаружено не было. К сожалению, для объяснения полученных зависимостей у, от УУ в работе [ИЗ] использовался аппарат теории термодиффузии частиц в газах (без учета особой структуры граничных слоев жидкости и диффузного электрического слон), неприменимый для жидких сред. [c.337]

Возможно разделение и на основе 1радие1гга температур (термодиффузия). Количество движения молекул Ми больше у тяжелых молекул. С ростом температуры разность значений Ми тяжелых и легких молекул увеличивается. Поэтому тяжелые молекулы, перемещаясь в нащ)авлении более низкой температуры, дольше сохраняют направление и скорость движения. Эта закономерность справедлива и для молекул жидкостей. Методом термодиффузии можно разделить частицы не только разной массой, но и разной формы, поэтому его используют главным образом для разделения изомеров органических соединений и изотопов. [c.262]

Диффузия при сушке. При сущке движение влаги в капиллярно-пористом материале происходит как в виде жидкости, так и в виде пара. Миграция жидкости может осуществляться за счет массопереноса под действием разности капиллярных потенциалов, пленочного течения, обусловленного градиентом расклинивающего давления пленки, поверхностной диффузии в микропо-рах г < 10 м) и переходных порах (г = 10" + 10" м), термокапиллярного течения жидкости во всем объеме поры, термокапиллярного пленочного движения вдоль стенок пор, фильтрационного переноса жидкости под действием градиента общего давления в материале и т. д. Движение пара происходит за счет молекулярной диффузии пара, кнудсеновской диффузии, стефанов-ского потока, термодиффузии пара, теплового скольжения в микро- и макропорах г > 10 м), циркуляции парогазовой смеси в порах, конвективно-фильтрационного переноса под действием градиента общего давления, бародиффузии (молекулярного переноса компонента с большей массой в область повышенного давления) и т. д. [5]. При большом влагосодержании материала преобладает капиллярный поток, с уменьшением влагосодержания материала возрастает вклад парового и пленочного потоков, а также поверхностной диффузии. [c.534]

Движущими силами молекулярной диффузии -го компонента в многокомпонентной смеси являются градиенты химических потенциалов всех компонентов V Xj (/=1, 2,. .., m), градиенты температуры VT и давления УР. Молекулярная диффузия, вызванная градиентами температур и давления, называется термодиффузией (эффект Соре) и бародиффузией соответственно. Вследствие ма-лости градиентов температур и давлений при массопередаче в системах газ — жидкость массообменных аппаратов далее будут рас смот рены только услоМйя изотермической и изобарической диффузии. [c.45]

Вязкость растворов была исследована Фридлендером [51, обнаружившим ее возрастание на закритических изотермах, и Е. Л. Зориной [6]. Сообщение об анало гичном поведении вязкости в системе жидкость — пар (для углекислоты) появилось в 1957 г. в работе Михельса с сотрудниками [71. В. К- Семенченко предсказал этот эффект в 1947 г., но экспериментаторы не предприняли тогда целенаправленных поисков. Важные результаты получены за последнее время по диффузии и термодиффузии. И. Р. Кричевский, Н. Е. Хазанова и Л. Р. Линшиц [8] нашли чрезвычайно сильное уменьшение коэффициента диффузии в критической области расслаивающихся растворов. Аналогичное явление медленного установления равновесия имеет место и в однокомпонентных системах при рассасывании неоднородности плотности. Такая неоднородность (за вычетом эффекта гравитационного сжатия) получается при нагреве вещества выше критической температуры в запаянной ампуле. Многие исследователи наблюдали это явление. А. Г. Столетов охарактеризовал его как затрудненное приближение к равновесию. [c.117]

В условиях автоклавных опытов (при работе с неконденсиру-ющимися парами или инертными газами) имеет место избирательная термодиффузия газов в полость ротора через щелевой зазор между валом и горловиной. Образовавшаяся газовая подушка защищает подшипники и ротор от проникновения к ним реагирующей жидкости. [c.33]

Этим методом пользовались С. Томпсон и другие исследователи (С. Thompson and oth., 1957, 1965) при разделении сернистых соединений нефти. Эти исследователи отмечают, что достигаемое обычно на обоих концах колонки разделение бинарных смесей при концентрации каждого компонента более чем 99% является феноменальным Однякп главный недостаток термодиффузии заключается в том, что большая часть образца, находящаяся в колонке между ее кольцами, остается недостаточно расфракционированной и требует повторных операций. Недостаточная четкость разделения особенно сильно проявляется в случае термодиффузии сложных смесей и высококипящих фракций, в последнем случае отрицательное влияние на работу колонок оказывает относительно высокая вязкость жидкостей. [c.228]

Лii/p)Vp]. Градиент давления в действительности не является независимой движущей силой для тепло- и массопереноса скорее он движущая сила для течения жидкости (гл. 15). Как видно из уравнения (85-1), градиент температуры может также приводить к переносу массы. Этот процесс называется термодиффузией, поскольку поддерживаемый в растворе градиент температуры может приводить к изменению состава. Однако в промышленных системах термодиффузия обычно не имеет значения. Обратный процесс, называемый эффектом Дюфора, обсуждается в следующем разделе. Коэффициенты термодиффузии служат дополнительными характеристиками переноса, [c.285]

Сравнение экспериментальных и расчётных результатов. Работа [4] была первой работой в которой была предпринята попытка сопоставить экспериментальные и расчётные результаты в случае ВЧ разряда с бегущим магнитным полем. В силу того, что относительные перепады давления Ар/р в условиях эксперимента были невелики по сравнению с единицей, имелась возможность проведения расчёта циркуляционных потоков в рамках теории несжимаемой жидкости (формула (7.4.5)). На рис. 7.4.16 точками показаны коэффициенты обогащения бинарной изотопной смеси ксенона от давления, полученные экспериментально в работе [4]. Кривая 1 соответствует бародиффузионной зависимости. Кривая 2 описывает разделительный эффект, связанный с умножением радиальной термодиффузии по длине разрядной камеры — соотношение (7.4.6). Кривая 3 соответствует одновременному учёту [c.354]