Конденсация паров на пористых поверхностях

Адсорбция на пористых адсорбентах — процесс более сложный по сравнению с адсорбцией непористыми телами. В порах твердого тела возможна конденсация паров при давлениях меньших, чем давление насыщенного пара над плоской поверхностью р. . Этот процесс, получивший название капиллярной конденсации, объясняется известной зависимостью упругости насыщенного пара от кривизны поверхности жидкости (Кельвин) [c.43]

Адсорбция паров на пористых адсорбентах, удельная поверхность которых достигает сотен тысяч квадратных метров, имеет более сложный характер по сравнению с адсорбцией на непористых телах такой же химической природы. Как правило, она сопровождается капиллярной конденсацией — конденсацией пара в порах прн давлениях (р), меньших, чем давление насыщенного пара адсорбтива над плоской поверхностью (р . [c.32]

Методы пассивной интенсификации используются и для процессов теплообмена с изменением агрегатного состояния веществ. Здесь, наряду с турбулизацией фаз двухфазных потоков, эффективно применяется целенаправленное воздействие сил поверхностного натяжения на пленку конденсата при конденсации пара и создание специальных видов шероховатости и пористых поверхностей при кипении жидкостей. [c.336]

Адсорбция на пористых адсорбентах - процесс более сложный по сравнению с адсорбцией непористыми телами. В порах твердого тела возможна конденсация паров при давлениях меньших, чем давление насыщенного пара над плоской поверхностью. Этот процесс получил название капиллярной конденсации. [c.18]

Наличие тонкой и неоднородной пористости поверхности твердого тела приводит к особенностям, которые отражает потенциальная теория Поляни и теория капиллярной конденсации. Теория Поляни основывается на двух свойствах сил молекулярного взаимодействия аддитивности этих сил (присутствие третьей молекулы не изменяет взаимодействия между двумя другими) и независимости их от температуры. Действие молекулярных сил распространяется в некотором объеме над поверхностью твердого тела — в адсорбционном поле. Притяжение молекул пара к адсорбенту не влияет на их взаимодействие между собой адсорбент только увеличивает концентрацию пара вблизи своей поверхности. Это увеличение определяется адсорбционным потенциалом А, т. е. работой, затрачиваемой на удаление молекулы из данной точки адсорбционного объема в бесконечность. Величина А зависит от числа окружающих эту точку молекул адсорбента. Например, в узких щелях она будет больше, чем в широких. Согласно закону Больцмана концентрация в точке с потенциалом А определяется уравнением Сл=< о ехр (Л/ 7 ), где Со — концентрация вне поля адсорбента. Следовательно, в разных точках адсорбционного поля концентрация молекул адсорбента различна. Если она достигает концентрации насыщенного пара Сн, то происходит конденсация. Необходимое для этого наименьшее (критическое) значение потенциала Ащ, выражается формулой С =Со ехр (Лкр/ Г) (Лкр= =ЯТ Сп/Сй). При температурах значительно более низких, чем критическая, плотность пара р намного меньше плотности жидкости, количество которой и определяет адсорбцию. Поэтому при подсчете последней [c.224]

Автор данного метода определения удельной поверхности пористых тел на основании строгой термодинамической теории капиллярной конденсации пара на поверхности любой формы получил общее уравнение для конденсации пара на искривленной поверхности адсорбционной пленки и вывел формулу расчета ее величины. [c.112]

Приведенные выше теоретические данные позволяют установить такие условия процесса, при которых пары жидкости могут быть сконденсированы на поверхности с любой заданной полнотой без образования тумана. Однако очень часто оказывается более экономичным вести процесс при больших скоростях, когда одновременно с конденсацией пара на поверхности часть его конденсируется в объеме с образованием тумана. Выделение тумана из газа производят затем в пористых, волокнистых, центробежных (циклонах) или электрических фильтрах. [c.163]

Приведенные выше теоретические данные позволяют определить условия процесса, при которых пар жидкости конденсируется на поверхности с любой заданной степенью полноты без образования тумана. Однако очень часто оказывается более экономичным вести процесс при больших скоростях, когда одновременно с конденсацией пара на поверхности часть его конденсируется в объеме с образованием тумана. Туман выделяют далее из газа в пористых, волокнистых, центробежных (циклонах) или электрических фильтрах. Но выделение капель тумана в фильтрах происходит тем эффективнее, чем больше размер капель. Поэтому в тех случаях, когда процесс проводится с образованием тумана, желательно создавать условия, при которых обеспечивается образование возможно более крупных капель, легко выделяемых затем в фильтрах. [c.168]

Так, в увлажненных данной жидкостью капиллярах, в которых образуется вогнутый мениск, давление тем меньше, чем уже капилляр. Этот факт следует учитывать при сушке пористых тел, например активированного угля, неглазированного фарфора и т. п. Чтобы из таких тел удалить воду путем испарения, необходимо этот процесс проводить при температуре выше нормальной температуры кипения жидкости. Наоборот, конденсация пара на пористых поверхностях начинается раньше, чем будет достигнута величина давления пара, необходимая для конденсации на плоских поверхностях. [c.21]

За последние 15 лет советскими и зарубежными учеными выполнены обширные теоретические и экспериментальные исследования в области трения, тепло- и массообмена при вдуве газа в пограничный слой или при отсасывании его через пористую стенку. Между этими процессами и процессами тепло- и массообмена при конденсации пара из парогазовой смеси существует аналогия, основанная на том, что их интенсивность зависит как от условий обтекания внешним потоком поверхности обмена, так и от плотности поперечного потока вещества. [c.160]

Различают следующие виды сорбции 1) абсорбция—проникновение газа в массу сорбента (абсорбента), что в результате дает твердый раствор абсорбция характеризуется малой скоростью и длительным временем для завершения 2) адсорбция—поверхностная сорбция или уплотнение газа (пара) на поверхности сорбента (адсорбента) за счет сил притяжения (силы Ван-дер-Ваальса). Скорость адсорбции зависит от характера поверхности на гладких поверхностях она протекает с очень большой скоростью, на пористых—замедляется (диффузия в тонкие поры), но весь процесс в том и другом случаях протекает в несколько секунд или минут 3) капиллярная конденсация—сорбция пара или газа с конденсацией в порах адсорбента, которая протекает очень быстро 4) хемосорбция—адсорбция паров или газов на поверхностях силами остаточных валентностей с образованием химического соединения в виде мономолеку-лярного слоя сюда же относятся, по существу, и процессы активированной адсорбции (стр. 116). [c.93]

Повышение давления газов и паров увеличивает адсорбцию. При адсорбции п ов наблюдают так называемую капиллярную конденсацию, протекающую на угле и других пористых адсорбентах. Сконденсировавшаяся в капиллярах жидкость образует вогнутый мениск, над которым пар оказывается насыщенным при более низком давлении, чем над плоской поверхностью. Это повышает конденсацию паров в капиллярах адсорбента. Капиллярная конденсация особенно выражена у легко сжижаемых газов. [c.137]

Опыт показал, что при увеличении степени заполнения поверхности теплота адсорбции не остается постоянной, как это следует по теории Лэнгмюра, а уменьшается. Последовательный отказ от допущений теории Лэнгмюра, учет неоднородности поверхности адсорбента, взаимодействия адсорбированных молекул и возможности полимолекулярной адсорбции (более, чем в один мономолекулярный слой) привели к замене уравнения Лэнгмюра рядом уточненных уравнений. При адсорбции паров на пористой поверхности адсорбента следует учитывать дополнительные особенности этого явления, как, например, конденсацию паров, которая может происходить в капиллярных порах при меньших давлениях пара, чем на плоской поверхности. [c.274]

При сорбции паров пористыми твердыми телами наблюдается капиллярная конденсация, заключающаяся в том, что адсорб-ционныи слой пара конденсируется в жидкость если жидкость хорошо смачивает поверхность адсорбента, в капиллярах (порах) образуются вогнутые мениски. Затем над этими менисками начинает конденсироваться остальной пар, и все поры адсорбента оказываются заполненными жидкостью. Капиллярная конден сация — это уже вторичное явление. Она происходит не под действием адсорбционных сил, т. е. сил, действующих между твердой поверхностью и молекулами пара, а под действием сил притяжения пара к вогнутому мениску жидкости. Капиллярная конденсация проходит обычно довольно быстро, завершаясь в несколько минут. [c.73]

Как уже упоминалось, основными источниками информации об удельных поверхностях и пористости твердых тел, особенно таких, как адсорбенты и катализаторы, являются экспериментальные данные по равновесной физической адсорбции, капиллярной конденсации паров и вдавливанию ртути. Для вычисления параметров адсорбентов по непосредственным результатам опытов необходимы допущения по крайней мере об основных чертах механизмов этих процессов. Если для начала не вдаваться в детали, то для физической адсорбции следует рассматривать две характерные схемы заполнения адсорбционного поля. [c.251]

Сорбция газа всегда сопровождается выделением, а десорбция — поглощением тепла. На пористых неметаллических адсорбентах (уголь,, силикагель) дифференциальные теплоты адсорбции весьма близки или несколько больше теплот конденсации адсорбируемого вещества. Это указывает на то, что силы, действующие между атомами поверхности и молекулами адсорбируемого вещества, имеют ту же природу, что и силы Ван-дер-Ваальса, вызывающие конденсацию паров. [c.31]

Поры тонкопористых адсорбентов заполняются молекулами сильно адсорбирующихся веществ уже в области малых относительных давлении паров, так что адсорбция достигает предела. Это выражено особенно ярко в случае адсорбции пористыми кристаллами цеолитов (см. рис. XIX, 2), В случае же крупнопористых адсорбентов на поверхности пор, за исключением мест их сужений, адсорбция в области малых значений р1р происходит подобно адсорбции на непористых телах той же химической природы. Поэтому на стенках широких пор в области больших. значений р/р образуются, как и на поверхности непористых адсорбентов, полимолекулярные слои. Мы вргдели (см. рис. XVI, 8), что теплота адсорбции при образовании таких полимолекулярпых слоев близка к теплоте конденсации. Поэтому свойства адсорбата в этом случае действительно близки к свойствам жидкости. Чтобы выяснить возможность конденсации пара на поверхности жидкой пленки адсорбата в порах, весьма важно найти зависимость давления пара от кривизны поверхносги жидкости. [c.521]

При адсорбции газа [34] на горячей поверхности (типичный элементарный случай адсорбционного катализа) могут встретиться различные типы адсорбции, начиная от чисто физической, электрически нейтральной адсорбции или конденсации до образования определенного устойчивого химического соединения, также электрически нейтрального. Дубинин [29], характеризуя капиллярную конденсацию паров на пористых твердых вехцествах, указывает, что для твердых адсорбентов с крупными порами адсорбция является в значительной мере капиллярной конденсацией, в то время как для мелких пор применима адсорбционная теория Поляни для промежуточных случаев одновременно существуют и адсорбция и капиллярная конденсация. [c.108]

Таким образом, совмещение электронно-микроскопического и адсорбционного методов позволило понять структуру скелета алюмосиликатных катализаторов и объяснить изменение их пористости в результате обработки. Увеличение размеров частиц после обработки катализаторов перегретым водяным паром обусловлено, очевидно, поеданием мелких частиц крупными в связи со стремлением дисперсной системы к уменьшению свободной энергии. Механизм этого процесса может заключаться в переносе вещества либо поверхностной диффузией, либо испарением вещества геля с водяным паром с мелких частиц и конденсацией его на поверхности более крупных. [c.149]

Этот метод, не связанный ни с какими допущениями о величине площади, занимаемой молекулами в поверхностной пленке вблизи твердого тела, пригоден, однако, только для непористых адсорбентов, так как при насыщении парами пористых адсорбентов внутренняя их поверхность резко сокращается вследствие смыкания адсорбционных слоев в тонких порах и явления капиллярной конденсации. [c.177]

ЦИНКОВЫЙ ПОРОШОК — мелкие частицы цинка различной формы. В СССР выпускают Ц. п. пяти марок (табл.). Ц. п. получают ректификацией или распылением жидкого металла. Получение порошка ректификацией, т. е. многократным испарением жидкой фазы с последующей конденсацией паров на пористой поверхности, основано на различии парциальных давлений расплавов цинка и металлов-примесей. Форма частиц такого порошка — дендритная (см. Дендриты), Размер частиц порошка не превышает 160 мкм, насыпная масса 2,2—2,5 г см . Для распыления жидкого цинка используют сжатый воздух под давлением 2—6 ат. Форма частиц полученного таким способом порошка — каплеобразная или сферическая, размер частиц 50—300 мкм, насыпная масса 3,2 -i- 3,6 г/см . Ц. п. применяют в хим. и металлургической пром-сти, а также для изготовления хим. источников тока. Хим. состав Ц. п. регламентирует ГОСТ 12601-67. [c.728]

В случае пористых адсорбентов определение 5 не имеет ценности, так как при насыщении парами внутренняя поверхность пор заливается жидкостью. Поэтому определяют величину поверхности адсорбционной пленки, образовавшейся к началу капиллярной конденсации, приписывая ей плотность и поверхностное натяжение нормальной жидкости. [c.726]

При ограничении диффузии паров через пористые стенки кюветы путем футеровки стенок, использовании длинных и узких кювет и их равномерном разогревании расчет выноса паров из кюветы сводится к чрезвычайно простой диффузионной задаче, а именно диффузии паров в трубке от центра к открытым отверстиям, в плоскостях которых концентрацию паров можно считать равной нулю в результате конденсации паров на холодных поверхностях контактов и холодильника и конвективных потоков около отверстий раскаленной кюветы. [c.370]

Для определения объема микропор адсорбента Уми на изотерме адсорбции пара стандартного вещества (пара бензола в случае исследования пористости активных углей) находят точку начала гистерезисной петли, обусловленной конденсацией пара в мезопорах. Этой точке а и отвечает заполнение всех микропор адсорбированным паром. (При адсорбции на поверхности непористого или широкопористого материала при относительном давлении пара, соответствующем этой величине, образуется плотно упакованный мономолекулярный слой адсорбированного пара.) Для адсорбции пара бензола точка а к достигается при равновесном относительном давлении р/р5==0,175--0,170 (на непористой поверхности этому давлению соответствует величина а =4,7-10 " моль/м ). Отсюда [c.245]

В узких капиллярах и порах, смачиваемых жидкостью, образуется вогнутый мениск (рис. 33,/) с пониженной упругостью насыщенного пара поэтому конденсация пара в узких капиллярах происходит раньше, чем в более широких капиллярах, а в последних раньше, чем на плоской поверхности. Это явление капиллярной конденсации имеет большое значение при адсорбции паров на твердых пористых адсорбентах (стр. 86). [c.72]

Наряду с адсорбцией в пористых телах наблюдается явление капиллярной конденсации — конденсации пара адсорбата при давлениях, меньших давления насыщенного пара. При адсорбции стенки пор оказываются покрытыми тонкой пленкой адсорбированного вещества. Они хорошо смачиваются жидким сор-батом, и поэтому в порах легко образуется вогнутый мениск жидкости. Согласно уравнению Томсона (VII.5.3), давление пара, равновесное вогнутой поверхности, меньше упругости насыщенного пара. Поэтому конденсация пара в порах над вогнутым мениском начинается при давлениях, меньших давления насыщенного пара (р < р,), т. е. при относительном давлении, меньшем единицы (р1р < 1). Капиллярная конденсация, как и полислойная адсорбция, проявляется в том, что изотерма адсорбции в этих случаях принадлежит к одному из типов [c.226]

Активированным углем называется уголь с высокой адсорбционной способностью. Это пористый адсорбент, скелет которого состоит из сеток шестичленных углеродных колец, менее упорядоченных, чем в графите, и ковалентно связанных с углеродными радикалами, водородом, а иногда и с кислородом. Активированные угли хорошо адсорбируют углеводороды и их производные, хуже—аммиак, низшие спирты и особенно плохо воду. Активированные угли обладают неоднородной поверхностью и высокой пористостью. У активированных углей имеются микропоры размером 1—2 нм с сильноразвитой удельной поверхностью (до 100 м г), поры размером 5—50 нм с поверхностью 100 м г и макропоры размером более 100 нм и малой удельной поверхностью 1 м 1г. Макропоры служат как бы транспортными каналами, подводящими молекулы адсорбируемого вещества к внутренним частям зерен активированного угля в порах средних размеров (5—50 нм) происходит адсорбция групп молекул (полимолекулярная адсорбция) и капиллярная конденсация паров и, наконец, наиболее сильная адсорбция идет в микропорах. [c.234]

Особого внимания заслуживает оценка термического сопротивления пленки конденсата Rпл Вопрос, очевидно, не возникает, когда разделение фаз происходит с отсосом образующегося конденсата через пористую стенку. Обычно же определение перепада температуры в пленке конденсата требует проведения большого числа трудоемких опытов при конденсации движущегося чистого пара. Однако, как показали визуальные наблюдения авто ров, из парогазовой смеси с параметрами, какие обычно имеют место на выходе изТЭ, осуществляется капельная конденсация, в связи с чем парциальное давление пара у поверхности раздела фаз можно определить по температуре стенки. Таким образом, анализ зависимости (5.30) показывает, что с точки зрения инженерной практики для обобщения опытных данных по тепло- и массо-обмену прп конденсации пара в присутствии неконденси-рующегося газа в теплообменных аппаратах ЭХГ достаточно знать закономерности изменения коэффициента массоотдачи и соответственно диффузионного числ- Нуссельта. [c.245]

Следует заметить, что удельная поверхность рассматриваемых пористых адсорбентов может быть также оценена по удельной поверхности адсорбционной пленки на основе изотермы капиллярной конденсации пара. Этот метод содержит ряд приближенных допущений [5]. В результате удовлетворительное соответствие между для различных паров и бэт по азоту было получено только для однороднокрупнопористого силикагеля. Это соответствие нарушалось для мелкопористых силикагелей, [c.107]

Параметрами пористой структуры адсорбентов переходпопористого или макропористого типов являются объем пор, удельная поверхность и распределение поверхности и объема по размерам пор [11]. Нет смысла останавливаться па методах определения общего объема пор, общеизвестных для адсорбентов рассматриваемых типов. Информация о распределении объема и поверхности пор обычно основывается на исследованиях капиллярных явлений — вдавливания ртути и капиллярной конденсации паров. Интерпретация опытных данных по вдавливанию ртути проще, так как вычисления не осложнены введением поправок на толщины адсорбционных слоев, как при капиллярной конденсации. [c.262]

При изучении физической адсорбции обычно измеряют две характеристики количество адсорбированного вещества и теплоту процесса. Изменение первой лежит в основе широко используемого метода БЭТ [2] и его модификаций при определении поверхности. Вторую характеристику используют для определения поверхности калориметрическими методами, например методом Харкинса и Юра [ 3]. Количество адсорбированного вещества на единицу веса адсорбента является функцией давления пара и температуры при постоянном объеме. Если объем системы изменяется с давлением, это необходимо принять во внимание. Зависимость количества адсорбированного вещества от давления при постоянных температуре и объеме называется изотермой адсорбции. При низких давлениях все адсорбированные молекулы находятся на поверхности (монослойная адсорбция), а при более высоких давлениях они могут адсорбироваться друг-на друге (многослойная адсорбция). В пористых адсорбентах при достаточно высоких давлениях может происходить конденсация паров в порах (капиллярная конденсация). [c.304]

Температура металлоизделий в животноводческих помещениях чаще всего ниже температуры окружающей воздушной среды. Поэтому при высокой относительной влажности создаются условия для конденсации на их поверхности водяных паров. Восстанавливать покрытия приходится по влажной поверхности, что увеличивает пористость защитного слоя и снижает его долговечность. Добавление в наносимые лакокрасочные материалы по-верхностно-активных веществ позволяет снизить отрицательное влияние влаги. Эффективными в условиях ферм являются добавки эмульгатора ОП-Ю, ингибитора коррозии ИП-1, хлорида алкилбензилдиметйламмония (АБДМ) и др. Их вводят в количестве 1. .. 5 % от массы применяемых лакокрасочных материалов. Применение этих веществ позволяет значительно повысить защитные свойства лакокрасочных покрытий. [c.42]

КАПИЛЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ — конденсацип пара в жидкость в порах при давлениях р, меньших нормального давления насыщенного пара Ps, происходит наряду с адсорбцией и завершает сорбцию в пористых телах. В случае тонкопористых адсорбентов молекулярные сита, топкопористые. силикагели, алюмогели, активные угли, цеолиты и т. п.) поры заполняются сильно адсорбирующимся веществом уже при низких относительных давлениях пара p/ps-У крупнопористых адсорбентов (силикагели, алюмосиликагели и др.) при адсорбции на стенках пор образуется адсорбционная пленка (моно- и полимолеку-лярная), поверхность к-рой в сужениях пор вогнута. Давление насыщенного пара над вогнутыми менисками жидкости меньше р , поэтому над вогнутыми поверхностями адсорбционной пленки в порах конденсация пара в жидкость начинается при р/р <. I. [c.205]

С К. я. связаны образование новой фазы в первоначально относительно неустойчивой (метастабнльной) среде, конденсация паров, кипение жидкостей, кристаллизация и др. При этом К. я. определяют возникновение высоких пересыщений пара без образования капелек жидкости, перегрева жидкости выше точки кипения, переохлаждения расплавов или пересыщения растворов без выделения кристалликов. С этим связаны повышенное давление насыщенного пара или повышенная растворимость искривленных поверхностей — малых капелек или кристалликов, и, наоборот, пониженное давление пара в маленьких пузырьках внутри жидкости. Эти явления вызваны капиллярным давлением и играют важную роль в технике, а также при образовании атмосферных осадков. К. я. обусловливают и капиллярную конденсацию, т. е. конденсацию паров в узких порах пористых тел (сорбентов), смачиваемых данной жидкостью, при давлениях пара 1[иже насыщения. Явления смачивания и флотации (прилипания малых тяжелых частиц к пузырькам азов в жидкой среде вследствие неполного смачивания) — К. я., имеющие важное нрактич. значение. [c.207]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология