Диффузионная пленка

При протекании таких реакций в диффузионной пленке будет наблюдаться обеднение реагентом В и возрастание концентрации Р по сравнению с основной массой жидкости. Оба эти фактора благоприятствуют взаимодействию Р и А с. образованием Ра. по сравнению с реакцией между В и Л и образованием Р1. Поэтому для повышения селективности необходимо увеличить коэффициент массоотдачи, что позволит уменьшить обеднение по В или накопление Р в пленке, и увеличить концентрацию реагента В в основной массе жидкости для поддержания достаточно высокой его концентрации и в пленке. [c.138]

У-13-4. Сопоставление пленочной модели и моделей поверхностного обновления. Из анализа уравнений (V, 145)—(V, 156) видно, что выражения, полученные на основе модели Данквертса, содержат, в отличие от полученных для пленочной модели, отношение У уЮ . Так как V то с помощью модели Данквертса устанавливается значительно большее повышение температуры за счет тепла абсорбции и реакции. Это является следствием того, что согласно моделям обновления поверхности глубина проницания, или пенетрации, тепла в жидкость во время экспозиции газу много больше глубины пенетрации растворенного газа из-за значительного превышения величины коэффициента температуропроводности у величины коэффициента молекулярной диффузии Од. Это означает, что в пленочной модели толщина пленки при передаче тепла должна быть больше толщины диффузионной пленки Для передачи вещества [c.141]

Применительно к обоим случаям будет принято, что жидкость хорощо перемешивается и имеет однородный состав, за исключением диффузионной пленки близ поверхности, где имеется градиент концентрации. Значит при протоке жидкости выходящий из аппарата поток не отличается по составу от основной массы жидкости в абсорбере. Примем также, что пленка составляет лишь небольшую долю общего объема жидкости (хотя это может быть и не так, если жидкость находится во вспененном состоянии, см. главу IX). [c.153]

VI-1-2. Медленные реакции. В этом случае до удаления из абсорбера реагирует заметное количество абсорбированного газа (т. е. при реакции первого порядка величина не намного меньше единицы), но лишь незначительная доля абсорбированного газа реагирует в диффузионной пленке. Такой процесс представляет собой физическую абсорбцию, за которой следует реакция в массе жидкости или удаление растворенного газа из системы с потоком этой жидкости. Таким образом [c.156]

Рис. VI- . Влияние химической реакции на профиль концентрации в диффузионной пленке.

У1-2-3. Медленные реакции. В этом случае реакция слишком быстра, чтобы выполнялось условие (VI,35), и концентрация Л растворенного газа в массе жидкости существенно ниже, чем величина А в то же время растворяемый газ не реагирует в заметной степени при переносе через диффузионную пленку. Для необратимой реакции первого порядка условие, соблюдение которого обеспечивает справедливость последнего допущения, можно найти, подставив 1/г = О (т. е. бесконечное время пребывания в периодическом процессе) в уравнение (VI, 13). Тогда [c.167]

Второе применение уравнения практически важно в тех случаях, когда прямое определение k a по данным физической абсорбции затруднено. Это может быть при достижении на одном из концов колонны условий, весьма близких к равновесным, что требует крайне точного измерения концентрации для определения k a. Тогда к жидкости следует добавить реагент такого типа и концентрации, чтобы масса жидкости поддерживалась в состоянии равновесия (предпочтительнее — с нулевой концентрацией непрореагировавшего растворенного газа) без заметного протекания реакции в диффузионной пленке. Надо лишь проявлять осторожность при выборе абсорбента с тем, чтобы обеспечить одновременное выполнение обоих условий. [c.189]

При низких pH, т. е. при высоком отношении НСО / СО3 ), ионизация арсенита может подавляться. Поскольку именно ион арсенита, а не мышьяковистая кислота, является катализатором интересующей нас реакции, то надо установить, остается ли арсенит полностью ионизированным в массе жидкости у низа колонны, а также не подавляется ли ионизация арсенита в диффузионной пленке из-за более высокой по сравнению с массой жидкости концентрации иона бикарбоната. [c.194]

Что касается диффузионной пленки, то Данквертс и Шарма приводят (см. их уравнение 13а) следующее условие, при соблюдении которого гарантируется практическое отсутствие обеднения ионом арсенита в пленке [c.194]

Обычно принимается (или подразумевается), что протекающая реакция достаточно быстра, чтобы концентрация растворенного кислорода в основной массе жидкости поддерживалась равной нулю, и в то же время достаточно медленна, чтобы реакцией кислорода в диффузионной пленке можно было пренебречь. При таких обстоятельствах скорость поглощения кислорода единицей-объема раствора должна быть равной k a A, где а — межфазная поверхность в единице объема жидкости (в этих опытах сопротивление в газовой фазе пренебрежимо мало), и результаты экспериментов по абсорбции могут служить для определения k a. Условия, необходимые для выполнения обоих допущений, обсуждаются в разделе VI-1-2. [c.255]

В диффузионной пленке концентрация газа в растворе снижается от Ае до А, тем самым равновесие нарушается. Тогда результирующая реакция в пленке обеспечивает заметное превышение количества газа, оставляющего поверхность, над его количеством, диффундирующим из массы жидкости к пленке, т. е. линия АА на рис. ХМ проходит заметно круче, чем ВВ. [c.265]

У = Х 2 = Ь X = Х . Вектор концентраций псевдокомпонентов X определяется по найденным значениям С, и С . Профиль концентраций действительных компонентов X внутри диффузионной пленки рассчитывается по найденному значению X с помощью-преобразования X = Т Х, в результате чего получим [c.351]

Пленочно-пенетрационная модель. Тур и Марчелло [32] высказали предположение, что пленочная модель и модель обновления являются крайними случаями более общего механизма массоотдачи. Было принято, что элементы поверхности имеют некоторую толщину, причем массоотдача к новым элементам поверхности описывается моделью обновления, так как диффундирующий компонент не достигает второй стороны элемента и диффузионная пленка не успевает образоваться. В то же время массоотдача к старым элементам описывается пленочной моделью. [c.107]

На рис. 10.9 изображено изменение концентрации вещества С в одной из фаз (явления в другой фазе пока не рассматриваются взаимодействие фаз — предмет массопередачи). Примыкающая к границе (7) фазового раздела область, в которой наблюдается изменение С нормально к границе, называется диффузионным пограничным слоем. Изменение концентрации от значения на границе до С в ядре фазы происходит плавно. Для удобства анализа и расчета вводят понятие о модельной пограничной пленке с четкими границами и определенной толщиной 5д считают, что в этой пленке сосредоточено все изменение концентрации от С до С, а за пределами пленки (в ядре) концентрация постоянна. Диффузионная пограничная пленка аналогична тепловой (ее толщина т) и ламинарному пристеночному слою (5и) во всех этих пленках невелика роль турбулентного переноса (количества движения, теплоты, вещества), доминирует вклад молекулярного переноса — вязкость, кондукция, а в изучаемых здесь явлениях — диффузия. В общем случае толщина диффузионной пленки 5д не совпадает с и и 8р количественная оценка связи между ними дана в разд. [c.774]

При большой концентрации частиц дисперсной фазы, когда они соприкасаются друг с другом (или близки к этому), толщина диффузионной пленки мала и [c.115]

Уравнение (1.36) справедливо для плоской диффузионной пленки, т. е. когда толщина пленки б существенно меньше радиуса пузырька Гд(б<С д) и не меняется во времени. Близкий к этому случай реализуется, например, если на поверхности раздела жидкость — газ образуется достаточно толстая адсорбционная пленка, которая и оказывает основное сопротивление процессу массообмена. [c.31]

Экспериментально установлено, что в турбулентном потоке вблизи поверхности всегда существует тонкая пленка (диффузионная пленка), которая неподвижна или имеет ламинарный режим движения. Перенос вещества в главной массе потока осуществляется конвективной диффузией, а через диффузионную пленку—молекулярной диффузией. Так как скорость переноса массы молекуляр гой диффузией гораздо меньше, чем конвективной, то очевидно, что главное сопротивление переносу массы оказывает диффузионная пленка. [c.248]

При определенном (так называемом предельном [3201) значении нагрузки реакция переходит в кинетическую область из-за снижения толщины диффузионной пленки. [c.253]

Для удобства и упрощения рассмотрения мы ограничимся некоторыми условиями, типичными для области каталитического гидрирования в жидкой фазе. Так, мы примем, что катализатор применяется в виде мелкодисперсного, распределенного равномерно при реакции вещества. Далее, будем считать, что во время реакции производится перемешивание реакционной смеси, приводящее к тому, что диффузионные сопротивления концентрируются на двух границах раздела жидкости с твердым катализатором и жидкости с газом. Другими словами, будем предполагать, что концентрация ингредиентов реакции в жидкости может отличаться от средней только у границ раздела фаз. Следующим ограничивающим условием будет то, что мы будем рассматривать гидрирование чистым водородом и будем считать, что можно пренебречь во время течения реакции влиянием парциального давления пара жидкости, могущего образовать добавочную диффузионную пленку на границе газ — жидкость. Учет последнего фактора не меняет наших выводов, за исключением некоторого усложнения математических формул. Далее, будем считать поверхность частиц катализатора равнодоступной , т. е. не будем учитывать их пористости. Наконец, будем считать реакции необратимыми. [c.376]

Так как значение 6 В, число частиц в пределах диффузионной пленки очень мало, и можно принять [c.78]

Обычно считают, что концентрации веществ в диффузионной пленке иа границе с твердой поверхностью соответствуют условиям термодинамического равновесия. [c.390]

Пленочная модель предполагает наличие двух диффузионных пленок б) и 52 в фазах / и 2 (рис. 6.1). В фазе 2 протекает необратимая бимолекулярная реакция между растворенным экстрактивом (абсорбтивом) и хемосорбентом. Предполагается, что на границе раздела фаз Г- Г имеет место фазовое равновесие [c.266]

Во всех полученных выше уравнениях комплекс М = 0А 11к1 является мерой соотношения между количеством растворенного газа, которое реагирует в диффузионной пленке близ поверхности, и количеством его, достигающим массы жидкости в непрореагировавшем состоянии. Если Ж = О, то уравнения (У, 18), (У,23) и (У,36) становятся идентичными уравнению (У, 1) для физической абсорбции, когда растворенный газ диффундирует от поверхности в массу жидкости, не подвергаясь по пути химическим превращениям. [c.114]

Уравнения, полученные в главах III и V, относятся к процессам, протекающим в диффузионной пленке близ поверхности жидкости. Именно эти процессы и определяют обычно скорость абсорбции. Но диффузионная пленка граничит с основным объемом, или массой жидкости, или органически входит в этот объем (если использовать представления соответственно пленочной модели и моделей обновления поверхности), значит состав массы жидкости является одним из граничных условий, определяющих перенос и химическое взаимодействие в пленке. Однако состав массы жидкости зависит от процесса абсорбции, поэтому целью настоящей главы является исследование взаимосвязи между этим составом и абсорбцией газа в различных случаях. При этом необходимо различать периодические, или беспроточные, и непрерывные, или п р о т о ч -н ы е, процессы абсорбции. В периодических процессах состав массы жидкости в абсорбере постоянно изменяется по мере абсорбции газа. В непрерывных процессах, характеризуемых постоянными и одинаковыми расходами жидкости на входе и выходе из абсорбера, такого изменения состава во времени нет при условии неизменности состава питающих аппарат потоков взаимодействующих в нем жидкости и газа. [c.153]

Прежде всего важно выяснить, является ли толщина диффузионной пленки у поверхности жидкости практически ничтожно малой по сравнению со средней толщиной слоя жидкости, стекающей по насадке, т. е. будет ли намного меньше, чем На. Это необходимо для определения возможности применения в расчетах выражений, полученных в главе VI. Использование значений /, полученных Шул-мэном и др. , и kl и а, приводимых Данквертсом и Шарма (см. раздел IX-1), показывает, что для колец Рашига размером от 13 до 38 мм в обычно используемом диапазоне плотностей орошения отношение D alkiL составляет примерно от Ю" - до 10 , будучи меньшим для более крупных насадок. Поэтому объем жидкости в насадке в целом практически всегда значительно превышает объем диффузионной пленки. Однако, разумеется, действительная толщина жидкостного слоя изменяется в насадке от точки к точке и в некоторых местах становится даже меньше средней толщины диффузионной пленки. Это обстоятельство может ограничить условия применимости к расчету насадочных колонн обычно используемых пленочной модели и моделей обновления поверхности. Дополнительное рассмотрение этого вопроса содержится в разделе IX-1-5. [c.184]

VI1I-1-3. Медленные реакции. В этом случае реакция уже достаточно быстра, чтобы заметная доля абсорбированного газа подвергалась в аппарате химическому превращению, но все еще слишком медленна, чтобы реакция в заметной мере протекала в диффузионной пленке. Как было показано в главе VI, условие, при котором можно пренебречь реакцией в пленке, для абсорбера идеального смешения выражается [c.187]

VIII-1-4. Быстрые реакции. В этом случае реакция в пленке протекает в заметной степени, и скорость абсорбции существенно больше скорости физической абсорбции при тех же А и Л . Наиболее важный вывод, который можно сделать применительно к насадочным колоннам на основе проведенного в главе VI обсуждения процессов в проточных абсорберах, заключается в том, что если реакция достаточно быстра для существенного ускорения абсорбции по сравнению с чисто физическим процессом, то концентрация растворенного газа в массе жидкости будет близка к равновесному значению по отношению к условиям в этой массе. В то же время, если концентрация растворенного газа в массе жидкости существенно выше равновесного значения, то абсорбция лимитируется физической массоотдачей. Этот вывод связан с принятием условия о значительном превышении объема жидкости над объемом диффузионной пленки. Как было показано выше, такое условие, по-видимому, выполняется для насадочных колонн. [c.191]

Используя методы, изложенные в разделе У1-1-2, можно установить условия, при которых для системы сульфит—кислород в данном абсорбере обспечиваются незначительность протекания реакции в диффузионной пленке и практически нулевая концентрация кислорода в массе жидкости. Согласно неравенству (VI, 10), условие, при котором реакцией в пленке можно пренебречь, выражается [c.256]

Тур и Марчелло [72] утверждают, что теория двух пограничных пленок и пепетрацпонная теория не отрицают друг друга, а являются крайними случаями более общей пленочно-пенетрационной теории. Авторы поддерживают мнение, что в этом случае происходит обновление поверхности, чему не противоречит существование пограничной диффузионной пленки. При малых значениях времени контакта т изменение концентрации диффундирующего компонента не достигает расстояния X = S, т. е. толщины диффузионной пленки, и процесс происходит в соответствии с пенетрационной теорией, а следовательно, имеет место неустановившаяся диффузия компонента А к пограничной пленке. При более высоких значениях времени контакта можно говорить лишь о модели пограничной пленки, т. е. на расстоянии х = s наступает выравнивание концентраций посредством конвекции, а через пограничную пленку компонент А диффундирует в результате установившейся диффузии. Следовательно, основой для расчета скорости массообмена является то же самое уравнение неустановившейся диффузии, однако граничное условие 2 подлежит изменению [c.297]

Численно пленочный коэффициент эбсорбцип равен колн-честву газа, передаваемого через единицу площади соприкосновения фаз в единицу времени при движущей силе в диффузионной пленке, равной единице. Коэффициенты абсорбции являются основными пара.мс рами для расчета анпаратов для иаеыщсиия жидкостей газами. [c.139]

Кинетика и механизм взаимодействия углерода с газифицирующими агентами до сих пор окончательно не установлены. Однозначно доказано лишь то, что в зависимости от условий проведения процесса его скорость может лимитироваться либо диффузией газообразных реагентов из ядра потока к иоверхно-сти частицы и внутрь ее пор, либо химической реакцией окислителей с углеродом на поверхности частиц. В первом случае (диффузионная область) скорость химической реакции значительно превышает скорость диффузии, поэтому на поверхности частицы концентрация газообразного реагента близка к нулю, так как все его молекулы, проникшие через диффузионную пленку к поверхности частицы, сразу же вступают в реакцию с углеродом. Во втором случае (кинетическая область) вследствие пониженной скорости химической реакции по сравнению с диффузией концентрация газообразного реагента на поверхности частицы и в ядре потока практически одинакова. [c.106]

В настоящее время наиболее распространенной теорией, объясняющей механизм передачи вещества между жидкой и газообразной фазами в процессе десорбции, является теория двухслойного поглощения. Согласно этой теории, десорбция сводится к последовательной диффузии удаляемого газа через два пограничных слоя — жидкостный и газовый. При диффузии газа из жидкой фазы в газообразную концентрация его и парциальное давление изменяются в диффузионных пленках, как показано на рис. 286. Концентрация газа в жидкой фазе равна концентрации его на границе между жидкостной пленкой и основной массой жидкости. В жидкостной пленке происходит снижение концентрации от величины Сх до Сз, отвечающей парциональному давлению диффундирующего газа на границе раздела фаз. В газовой пленке парциальное давление газа изменяется от величины Р до Рх, имеющей место на границе газовой пленки и основной массы газа, в которой парциальное давление диффундирующего газа также равно величине Рх- [c.408]

Численно частный коэффициент десорбции равен количеству удаляемого (десорбируемого) газа, передаваемого через единицу площади соприкосновения фаз в единицу времени при движущей силе в диффузионной пленке, равной единице. Согласно теории двухслойного поглощения, количество десорбируемого газа [c.408]

Для практического решения задач, связанных с диффузионными расчетами химических гетерогенных реакций, удобно считать, что в потоке копцевтрация постоянна и равна некоторой средней величине, а все изменение концентрации между ее средним значением в потоке и значением на поверхности катализатора происходит в диффузионной пленке, примыкающей к поверхности катализатора. [c.390]