Диффузия влияние на массопередачу

Последующее снижение числа определяемых в уравнениях (П.5) и (11.6) констант связано с использованием результатов работ, в которых исследовалось влияние коэффициентов молекулярной диффузии на массопередачу в газовой и жидкой фазах. Так, в работе [195] теоретически была установлена для случая газожидкостного массообмена в жидкой фазе зависимость S В дальнейшем значение <72 = 0,5 было подтверждено рядом экспериментальных исследований. [c.66]

Аналогичным образом решается задача о минимальной продолжительности анализа. Если учесть влияние массопередачи в газовой фазе, то величина R /t в уравнении (2.5) будет увеличиваться с ростом коэффициента диффузии О в газовой фазе. Таким образом, для оптимального решения задачи при заданной или минимальной продолжительности анализа в качестве газа-носителя следует применять водород. Это имеет особое значение в капиллярной хроматографии, а также при использовании насадочных колонок с небольшим количеством неподвижной фазы. [c.69]

Рассмотрено влияние нестационарной диффузии на массопередачу в процессе жидкостной экстракции. [c.37]

Размывание зоны. Хроматографические максимумы, как правило, оказываются шире, чем можно было бы ожидать, исходя лишь из вероятностной природы миграции, которая обусловлена тремя процессами вихревой диффузией, продольной диффузией и массопередачей. Степень влияния этих процессов определяется контролируемыми переменными, такими, как скорость потока, размер частиц наполнителя колонки и толщина стационарного слоя. [c.263]

На рис. 9 показана зависимость между величиной Н и скоростью потока. Минимум на кривой изменения Н объясняется тем, что диффузия вносит преобладающий вклад в эту величину при низких скоростях потока, а при высоких скоростях преобладает влияние массопередачи. [c.17]

Как уже указывалось в 3-1, в ряде работ подверглось критике допущение о пропорциональности частных коэффициентов массопередачи коэффициентам молекулярной диффузии. Так, по данным Кишиневского [39, 123—125], коэффициенты массопередачи при абсорбции не зависят от природы газа, т. е. от коэффициента молекулярной диффузии. Влияние последнего, по мнению Кишиневского и Серебрянского [39], начинает сказываться лишь при очень малых числах оборотов мешалки. В соответствии с этим авторы высказали соображение о доминирующей роли турбулентной диффузии. Однако наличие зависимости величины частных коэффициентов массопередачи от коэффициентов молекулярной диффузии в настоящее время уже не вызывает сомнения [16—33, 103—106, 126, 127]. Тот факт, что различными авторами получена различная степень зависимости частных коэффициентов массопередачи от коэффициентов молекулярной диффузии в значительной мере объясняется пленочно-пенетрационной моделью, изложенной в 3-2. [c.71]

Влияние подавляющего большинства загрязнений на эффект массопередачи сказывается на свойствах жидкости (таких, как плотность, вязкость, поверхностное натяжение), что, в свою очередь, сказывается на коэффициентах диффузии и массопередачи, а также на площадь межфазового контакта. Концентрируясь на границе раздела фаз, эти загрязнения создают дополнительный барьер процессу диффузии. Влияние загрязнений на процесс диффузии, как правило, учитывается коэффициентом качества воды, характеризующим отношение объемного коэффициента массопередачи в сточной воде к объемному коэффициенту массопередачи в чистой водопроводной воде, взятых при одних и тех же условиях (т. е. для одной и той же системы аэрации) [c.82]

Влияние диффузии и массопередачи на эффективность колонок в газо-жидкостной хроматографии. [c.32]

При малых значениях критерия 1 е движение ламинарное, а при больших — турбулентное. Критическое значение Не, соответствующее изменению характера движения в трубах, равно 2300. При движении газа через пористую шихту критическое значение Ке значительно ниже. По данным Борескова [296], при окислении нафталина в промышленном контактном аппарате Ке = 200. Расчет влияния массопередачи на суммарную скорость этой реакции показал, что уменьшение скорости реакции вследствие влияния внешней диффузии невелико и составляет 2,5%- [c.174]

В ряде случаев скорость одной из стадий (диффузии или химической реакции) настолько мала, что она определяет скорость процесса в целом. Аналогичное положение характерно для некоторых процессов теплопередачи или массообмена. Определяющую стадию можно обнаружить, экспериментально изучая влияние различных переменных на скорость самого процесса. Так, например, если суммарная скорость процесса быстро возрастает с увеличением температуры в соответствии с законом Аррениуса, то определяющей стадией является химическая реакция. В других случаях скорость процесса может изменяться с изменением величины поверхности раздела фаз или расходов веществ в соответствии с закономерностями, характерными для процесса массопередачи. [c.174]

Основные цели, преследуемые дальнейшим обсуждением, заключаются в анализе механизма хемосорбции, в рассмотрении влияния химических и физических свойств систем на скорость абсорбции и в расчете этой скорости для различных условий. Ниже будет также показано, как результаты измерения скорости абсорбции могут быть использованы для определения таких физико-химических параметров, как константы скорости реакции и коэффициенты диффузии, а также для нахождения коэффициентов массопередачи и поверхности контакта фаз. [c.16]

Многочисленные исследования показали, что в различных случаях диффузии, протекающей в сопровождении химической реакции, коэффициент массопередачи во много раз превышает величину, полученную классическими методами. Это явление приписывается влиянию определенной поверхностной активности, проявляющейся на внешней поверхности. Установлено также увеличение коэффициента массопередачи в тех случаях, когда химическая реакция не протекала. [c.101]

Сопоставление формул (12.9) и (12.13) показывает, что влияние химической реакции на скорость массопередачи можно выразить при помощи фактора ускорения р. В случае молекулярной диффузии ускорение, вызванное необратимой быстропротекающей реакцией, определяется соотношением [c.231]

Опытные данные о влиянии скорости движения газовой среды на скорость окисления металлов (рис. 38, 39 и 96), согласно которым уже при небольших скоростях газового потока достигаются предельные значения скорости окисления металлов при данной температуре, указывают на то, что окисление металлов, дающих при окислении полупроводниковые окислы /7-типа, контролируется не только диффузией реагентов через окалину, но и переносом окислителя к поверхности раздела окалина — газ, т. е. внешней массопередачей (см. с. 65). Таким образом, увеличение скорости движения газовой среды в какой-то степени эквивалентно повышению парциального давления окислителя. [c.135]

Скорость массопередачи увеличивается благодаря химической реакции на рис. У-З, например, градиенты концентраций компонента А на границе раздела фаз возрастают в направлении 1—2—3 так же, как увеличивается скорость реакции. Многие исследования в этом направлении показывают, что отношение скорости массопередачи в системах, где протекает химическая реакция, к скорости физической массопередачи не зависит от механизма собственно массопередачи. Это дает возможность почти количественно исследовать влияние химической реакции на массопередачу, основываясь на простейшей, но нереальной модели стационарной диффузии через ламинарную пленку. [c.162]

Кривые показывают, что степень использования внутренней поверхности катализатора снижается по мере увеличения скорости химической реакции и физического сопротивления движению реагента. Кроме того, видно, что в данной системе реагенты — катализатор увеличение фактора эффективности связано с размером частицы и в меньшей степени — с коэффициентом массопередачи р [последний приблизительно нронорционален Изменение этих двух параметров в опытах по исследованию превращения позволило установить, что физический перенос влияет на полную скорость превращения. Таким образом, если на скорость превращения не влияет скорость движения жидкости, то можно утверждать, что торможение внешней массопередачей отсутствует внутренняя диффузия, однако, может быть ограничивающим фактором. Чтобы получить окончательное решение, исследуют влияние диаметра частиц. [c.177]

Точное выражение для определения выхода целевого продукта в данном случае еще неизвестно. Однако по аналогии с очень быстрой реакцией между двумя жидкостями, описанной в главе X, можно ожидать, что чем больше влияние процессов массопередачи на скорость реакции, тем меньше С/5, В предельном случае для бесконечно быстрых реакций вероятность отвода Я от поверхности без дальнейшего его превращения ничтожна. Таким образом, когда лимитирующей является диффузия через пленку, находим [c.438]

Коэффициент диффузии в жидкости оказывает влияние на вели-,чину Н через член, учитывающий внутреннедиффузионную массопередачу, причем рост коэффициента диффузии вызывает уменьшение Н. Так как коэффициент диффузии обратно пропорционален вязкости жидкости, очевидно, что неподвижные фазы должны обладать достаточно низкой вязкостью. Обычно нижняя температурная граница применения неподвижных фаз определяется их температурой плавления и слишком высокой вязкостью. При высокой вязкости равновесие между газообразной и жидкой фазами устанавливается чрезвычайно медленно, что вызывает значительное размывание. [c.69]

Данные о влиянии ироцессов массопередачи на относительно быстрые реакции можно получить, проводя эксперименты при различных температурах. Кажущаяся энергия активации реакцип довольно высока, если скорость процесса определяется химическо11 реакцией однако, когда начинает сказываться торможение Диффузией и массопередачей, величина кажущейся энергии активации снижается. Прн обсуждении экспериментальных данных следует пользоваться методами, рассмотренными на стр. 163 (для гомогенных реакций) и на стр. 171 (для гетерогенных реакций). [c.238]

Оба эти метода дают возможность выявить основные различия в активности, связанные со значительными изменениями какого-либо одного параметра (химического состава, структурных свойств и т. д.), если остальные параметры остаются без изменения. Вместе с тем сложной взаимосвязи между процессами сорбции, диффузии и, химической реакцией они не отражают. Более надежным способом, позволяющим избежать неправильных выводов при сравнении катализаторов с нестабильной во времени активностью, является экстраполяция конверсии на нулевое время. Этот метод обычно используют в тех случаях, когда реакция проводится в дифференциальном, а не интегральном реакторе. Однако, как правило, применяется он значительно реже, хотя известно, к какой путанице может привести, например, определение влияния соотношения Si/Al на каталитические свойства деалюминированного морденита, если однозначный способ определения активности отсутствует. Еще меньше можно назвать работ, в которых были проведены кинетические определения зависимости констант скоростей от скорости подачи сырья или парциальных давлений исходных компонентов -й продуктов реакции. Между тем, сравнивая активности, часто дйпускают, что реакции имеют первый порядок, и пересчитывают измеренные степени превращения в константы скорости. Принято также определять температурную зависимость активности и подставлять данные по конверсии при различных температурах в уравнение Аррениуса. Такой расчет будет правильным, если используются только начальные конверсии, потому что в этом случае можно избежать неточностей из-за разной скорости дезактивации катализаторов при различных температурах. Но даже и тогда расчет энергии активации совсем не обязательно приведет к Д,, характерной для данной химической реакции, которая протекает на определенном типе активных центров. Полученная величина Еа может в значительной степени отражать ограничения, связанные с диффузией и массопередачей. [c.56]

При низких скоростях подвижной фазы влияние массопередачи на высоту тарелки для больших молекул выше, чем для маленьких, но в первом случае эффект увеличения скорости подвижной фазы менее выражен. Как следует из теории случайного шага, размывание пика, вызываемое вихревой диффузией, уменьшается с уменьшением размера частиц неподвижной фазы увеличение ширины фракшга дает небольшой эффект. [c.111]

Если значение коэффициента массопередачи может быть вычислено, то, очевидно, что в этом случае можно действительно оценить влияние диффузии. Коэффициент массопередачи зависит исключительно от физических свойств системы. Его величина определяется способом упаковки частиц твердого тела, природой диффундирующего компонента и некоторыми другими свойствами газа, например вязкостью и плотностью. Если внутри реактора преобладают условия турбулентного течения, то процесс массопереноса происходит значительно легче условия, существующие в реакторах периодического действия, в значительной степени затрудняют транспорт массы. Несколькими исследователями [10—13] были получены эмпирические соотношения, позволяющие находить значения ко для течения различных газов в реакторах с неподвижным слоем. Соответствующие соотношения [14, 15] были найдены и для реакторов с исевдоожижепными слоями. [c.406]

Р и с. 3. Влияние массопередачи через газовую фазу на скорость реакции. а — диффузия не влияет на массонередачу б — при малых скоростях потока диффузия влияет [c.411]

Влияние массопередачи внутри зерна катализатора на кинетику гетерогеннокаталитических процессов впервые было учтено Зельдовичем и Тиле. При этом допускалось, что перенос вещества внутри зерна катализатора характеризуется некоторым эффективным коэффициентом внутренней диффузии >, не зависящим от концентрации и расстояния от поверхности катализатора (т. е. предполагалась изотропность последнего), и что градиент температур внутри пор отсутствует. [c.185]

Влияние массопередачи, скорости химической реакции и теплообмена в последнее время экспериментально изучалось X. Н. Саттерфильдом и Ф. Фиксом [135]. Авторы в основном подтвердили высказанные выше соображения. Они показали, например, что диффузия СОг через слой СаО как правило не оказывает существенного влияния на процесс, в то время как роль теплоподвода подчас является решающей. [c.428]

В этом методе применяют хроматографическую колонку и коаксиальный нагреватель, который короче колонки и имеет равномерный температурный градиент по своей длине. В процессе элюирования нагреватель движется более холодным концом вперед вдоль колонки от ее входа к выходу. Когда полоса растворенного вещества в нагретой зоне движется быстрее нагревателя, она продвигается в область более низкой температуры. Коэффициент распределения увеличивается, и поэтому скорость движения полосы должна снизиться. Когда процесс стабилизируется, каждая полоса движется вдоль колонки стой же скоростью, что и нагреватель, в области характеристической температурной зоны. Расположение растворенных веществ в зоне нагревания соответствует порядку возрастания коэф4пшнентов распределения. Таким образом, растворенные вещества с высокой летучестью стремятся стабилизироваться ближе к переднему более холодному концу нагревателя, а вещества с низкой летучестью — в его конце, имеющем более высокую температуру. Порция растворенного вещества, которая продвинулась слишком далеко вперед, будет стремиться переходить медленнее в более холодную часть, к которой она двигалась, а порция, которая отставала, будет двигаться быстрее. Таким образом, полоса каждого растворенного вещества по мере продвижения в колонке не только стремится быть более узкой, но и имеет тенденцию к непрерывному сужению. При этом способе конечная ширина полосы определяется действием двух противодействующих факторов обычным расширением полосы, вызванным диффузией и массопередачей, и сужением полосы под влиянием температурного градиента колонки. Эффективная хроматография требует равномерной набивки колонки и приемов, которые сводят к минимуму факторы, обусловливающие размывание полосы. Сужающее полосу влияние температуры приводит к тому, что окончательная ширина полосы лишь в незначительной степени зависит от первоначальной ширины полосы при вводе. Следовательно, таким путем можно исправить влияние большого разбавления при вводе пробы. [c.37]

Турбулизация межфазной границы может быть обусловлена- также возникающими при тепло- или массопередаче локальными изменениями поверхностного натяжения. Учет влияния концентрационных и температурных изменений поверхностного натяжения на гидродинамику вблизи межфазной границы представляет собой весьма сложную и в настоян1ее время еще не решенную задачу (необходимо исследовать устойчивость решения уравнения Навье — Стокса по отношению к малым возмущениям — локальным изменениям скорости). Пока сделаны лишь первые попытки решения этой задачи [72, 73]. В частности, показано [72], что возможность возникновения неустойчивости существенно зависит от знака гиббсовой адсорбции растворенного вещества в состоянии термодинамического равновесия, а также от соотношения между кинематическими вязкостями соприкасающихся фаз и коэффициентами диффузии веществ, которыми обмениваются эти фазы. Объяснено явление стационарной ячеистой картины конвективного движения, вызванного локальными градиентами поверхностного натяжения [73].. Дальнейшие исследования в этой области наталкиваются на серьезные математические трудности. [c.183]

Характер зависимости скорости реакции от линейной скорости потока или температуры позволяет определить наличие диффузионной стадии. Влияние диффузии на скорость реакции можно проанализировать при помощи соотношений, выведенных для коэффициентов массопередачи. Такая методика предложена Янгом и Хоу-геном . Пример числового расчета приведен ниже. [c.222]

Сначала рассмотрим более общий случай исключения влияния межфазного массопереноса. Характер температурной зависимости (энергия активации) не может служить в жидкофазных реакциях надежным критерием оценки по ряду причин. Вследствие возможного клеточного диффузионно-контролируемого механизма или ионного характера реакции истинная энергия активации реакции может быть малой. Далее, как указывалось в предыдущем разделе, наблюдаемая температурная зависимость может быть следствием изменения коэффициентов распределения реагентов между фазами. Вблизи критической области такое влияние может быть особенно сильным и сказывается такнлб на соотношении объемов фаз. Наконец, в жидкостях, в отличие от газов, сам коэффициент диффузии зависит от температуры экспоненциально, причем эффективная энергия активации диффузии в вязких жидкостях составляет заметную величину. Поэтому обычно о переходе в кинетическую область судят ио прекращению зависимости скорости реакции от интенсивности перемешивания или барботажа. Здесь, однако, есть опасность, что при больших скоростях перемешивания может наступить автомодельная область, а ири очень интенсивном барботаже измениться гидродинамический режим. В результате объемный коэффициент массопередачи может стать инвариантным к эффекту перемешивания и ввести, таким образом, в заблуждение исследователя. В трехфазных каталитических реакторах этот прием более надежен ири условии неизменности соотношения фаз в потоке. [c.74]

Общие закономерности влияния химической реакции па скорость массопередачи удобно проследить в простейшем случае молекулярной диффузии в полубесконечпый слой, осложненной химической [c.228]

Для определения коэффициентов массоотдачи применяются ди-фузионные ячейки [112, 113] с неподвижными жидкостями. Лучшее приближение к рабочим условиям в экстракционных аппаратах даютячейки с перемешиванием жидкости, так как в них можно определить влияние турбулентности на массопередачу [22, 48, 54]. В таких ячейках Дэви [22] исследовал скорость диффузии различных солей (хлорида калия, бромида калия, иодида калия, натрия, лития [c.79]

Количественное исследование влияния этих параметров требует детального знания механизма собственно массопередачи, без химической реакции. При движении жидкости вдоль твердых поверхностей в дисперсной системе рассматривают главным образом стационарную диффузию через образовавшийся пограничный слой. Модель нестационарной диффузии, соответству-юш ая случаю потока по подвижной (мобильной) поверхности, удовлетворяет уравнениям пенетрационной теории. В ограниченных застойных зонах массопередача также происходит путем нестационарной диффузии. Окончательный коэффициент массопередачи р выражается безразмерным числом Шервуда ЗЬ, а порядок его величин для некоторых слзгчаев приводился выше (стр. 154). [c.162]

Во введении было в общем рассмотрено влияние температуры Т, давления Р, относительной скорости движения фаз ю и молекулярной массы веществ М, передаваемых из одной фазы в другую, на коэффициенты массопередачи. Исследование кинетики обычно проводят при постоянстве Т и Р, для веществ определенной молекулярной массы, т. е. при М = onst. В таких условиях для данной бинарной системы при определенной растворимости и скорости растворения газового Компонента в жидкой фазе на величину коэф-< )ициента массопередачи могут влиять в общем следующие параметры коэффициенты молекулярной диффузии в газовой и в жид кой фазах скорости движения газа и жидкости ш, а также направления движения фаз относительно друг друга, влияющие [c.123]

Из уравнения (1.24) для ВЭТТ, справедливом такл<е и для газожидкостной хроматографии, следует, что эффективность хроматографической колонки зависит в этом случае не от Оццутр, а от коэффициента диффузии вещества в жидкой пленке а также от коэффициента Генри Г. Коэффициент диффузии в жидкости оказы-ва т влияние иа ВЭТТ через член уравнения (1.24), учитыва. ощий внутреннедиффузионную массопередачу. В этом члене уравнения (1.24) множитель пор следует заменить толщиной пленки жидкости йп. При этом рост коэффициента диффузии приводит к уменьшению значения Н, а рост толщины пленки й п — к увеличению Н. Так как коэффициент диффузии обратно пропорционален коэффициенту вязкости жидкости, очевидно, что ИЖФ должна быть маловязкой, особенно, если скорость процесса определяет внутреннедиффузионная массопередача, а толщина пленки наименьшей. [c.179]

Влияние давления на размывание в капиллярной хроматографии несколько отлично от его действия в насадочных колонках, что связано с большей ролью внешнедиффузионной массопередачи в первом случае. Поэтому увеличение давления в капиллярной хроматографии, по крайней мере для сильно сорбирующихся веществ, приводит к возрастанию величины Н, а для слабо сорбирующихся Н не зависит от давления. При малых скоростях потока в обоих случаях вследствие определяющего влияния продольной диффузии Н уменьшается с ростом давления. [c.139]

Разделение двухкомпонентной смеси обусловлено в основном двумя факторами а) различием коэффициентов распределения б) фактором размывания- хроматографических полос разделяемых веществ, обусловленным влиянием вихревой и мЬ 1екулярной диффузии, а также конечностью скорости массопередачи между подвижной и неподвижной фазами. [c.62]

Размывание хроматографических полос в капиллярной хроматографии обусловлено теми же факторами, что и в обычной газожидкостной, в частности, влиянием растворимости веществ в той или иной жидкой фазе. В зависимости от природы растворяющихся веществ и жидкой фазы существенная роль в размывании хроматографической полосы принадлежит либо внешней, либо внутренней диффузии. А. А. Жуховицким с сотрудниками было показано, что с возрастанием адсорбируемости в ГАХ или растворимости в ГЖХ возрастает роль внешнедиффузионной массопередачи в размывании хроматографической полосы. Наоборот, для плохо сорбирующихся или плохо растворяющихся веществ размывание хроматографичес- [c.75]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология