Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Модель обновления поверхности

Рис. 27. Модель обновления поверхности. Профили концентраций Рис. 27. <a href="/info/152861">Модель обновления поверхности</a>. Профили концентраций

    Данквертс [230] предложил так называемую модель обновления поверхности, согласно которой процесс переноса осуществляется благодаря непрерывной замене элементов жидкости у поверхности раз-174 [c.174]

    Модель обновления поверхности контакта фаз. В данном случае принимается, что у поверхности контакта фаз (например, системы газ — жидкость) периодически происходит замещение элементов жидкости, находящихся в контакте с газом, жидкостью из глубинных слоев с составом, равным составу основной массы [И]. Пока элемент жидкости находится у поверхности контакта, массоотдача в глубь этого элемента проходит при таких условиях, как если бы он был неподвижен и имел бесконечную глубину, в этих условиях скорость массоотдачи является функцией времени экспозиции элемента. Время контакта определяется гидродинамической обстановкой и является единственным параметром [c.152]

    V-1-3. Модели обновления поверхности. В этих моделях в качестве основы принимается замещение элементов жидкости у поверхности, происходящее через некоторые промежутки времени, жидкостью из глубинных слоев, которая имеет локальный состав, отвечающий среднему составу основной массы. Пока элемент жидкости находится у поверхности и соприкасается с газом, абсорбция газа жидкостью, т. е. проникновение, или пенетрация, вглубь этого элемента проходит при таких условиях, как если бы он был неподвижен и имел бесконечную глубину . При этом скорость абсорбции R является функцией времени экспозиции элемента и будет определяться выражением, аналогичным полученному в главе III. В целом эта скорость вначале велика, или равна бесконечности, и уменьшается со временем. [c.103]

    Вследствие этого модели обновления поверхности получили также название пенетрационных, или моделей проницания. Прим. пер..  [c.103]

    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]


    Вероятно, модели обновления поверхности дают в отношении процессов в жидкой фазе предсказания, более близкие к действительности, чем пленочная модель. Поэтому в неравенстве (V,178) следовало бы заменить отношение O lO квадратным корнем из этого отношения. Однако на практике вполне достаточным условием применимости уравнения (V, 179) является просто существенное превышение величины k B lz над k( p. [c.150]

    Рассмотрены топологические структуры межфазных явлений в гетерофазных ФХС. Обсуждены особенности топологического описания теплового, механического и покомпонентного равновесия фаз. Дано преставление в виде топологических структур связи ряда моделей межфазного переноса двухпленочной модели, модели обновления поверхности контакта фаз, модели диффузионного пограничного слоя, модели развитой межфазной турбулентности. Показано, что диаграммы межфазного переноса с учетом условий равновесия в рамках существующих теорий структурно изоморфны и различаются между собой лишь значениями параметра проводимости и формой его зависимости от гидродинамической обстановки в системе. [c.182]

    Наибольшее распространение получили две модели, проверенные на практике 1) пленочная (двухпленочная) модель п 2) модель обновления поверхности, называемая также пенетрационной (модель проникновения), [c.138]

    Аналогичную зависимость можно получить, базируясь и на модели обновления поверхности. [c.39]

    В указанных выше моделях допускалось, что процесс массопередачи является квази-стационарным. В других моделях, называемых моделями обновления поверхности фазового контакта, массопередача рассматривается как нестационарный, изменяющийся во времени, процесс. [c.398]

    Впоследствии были предложены модифицированные модели обновления поверхности, авторы которых стремились уточнить механизм нестационарного переноса, слишком упрощенный в модели проницания (пренебрежение турбулентной Диффузией, допущение о постоянстве периода проницания 6). В модели, предложенной М. X. Кишиневским, допускается, что массоотдача вплоть до границы раздела фаз осуществляется совместно молекулярной и турбулентной диффузией, и поэтому в уравнение (Х,24) вместо D необходимо вводить эффективный коэффициент диффузии Одф = D - - e . [c.398]

    Во всех моделях обновления поверхности скорость массопереноса характеризуется средним временем пребывания элементов на поверхности раздела фаз бср. которое зависит от типа аппарата, где осуществляется контакт фаз. Например, в насадочных колоннах (стр. 444) за величину 0ср условно принимают время, в течение которого жидкость проходит путь, равный размеру одного элемента насадки, и т. д. [c.398]

    Нестационарность массопередачи весьма вероятна во многих процессах, где сплошная фаза взаимодействуете дисперсной (пузырями, каплями), в которой при недостаточно интенсивном перемешивании скорость переноса может изменяться во времени. Однако в моделях обновления поверхности, как и в пленочной модели, не отражаются истинные гидродинамические условия, характеризующие затухание турбулентности у границы раздела фаз. [c.398]

    Существующие гипотезы или модели механизма массопередачи в турбулентных потоках можно разделить на стационарные и нестационарные (квазистационарные) модель диффузионного пограничного слоя [4, 5] и модель обновления поверхности контакта фаз [6—11]. При углубленном изучении массопередачи существующие модели механизма массопередачи можно рассматривать на основе более подробной их классификации [12]. [c.75]

    Модель обновления поверхности. Эта модель, называемая также пенетрационной (модель проникновения), получила рас- [c.103]

    Анализ работ по применению различных моделей массоотдачи дпя многокомпонентных смесей показывает, что итоговые соотношения для коэффициентов массоотдачи получаются аналогичными выражениям, полученным для бинарных систем. Так например, в работах [39,40] показано, что модель обновления поверхности приводит в многокомпонентном случае к выражению коэффициента для жидкой фазы  [c.149]

    Модель обновления поверхности фазового контакта часто называют моделью проницания, или пенетрационной. По этой модели предполагается, что турбулентные пульсации постоянно подводят к поверхности раздела фаз свежую жидкость и смывают порции жидкости, уже прореагировавшей с газом (паром), т. е. каждый элемент поверхности жидкости взаимодействует с газом (паром) в течение некоторого времени т (время контакта или обновления), после чего данный элемент обновляется. На основе этой модели, принимая время т контакта постоянным для всех элементов поверхности, Хигби получил уравнение для опре- [c.19]

    Согласно выражению (5.2.3.5), поток компонента от стенки в модели обновления поверхности пропорционален иной по сравнению с соотношением (5.2.3.1) степени коэффициента диффузии  [c.270]


    В модели обновления поверхности контакта фаз принимается наличие циркуляционных токов на границе раздела фаз и поэтому считается, что на массопередачу в пограничном слое кроме молекулярной диффузии существенное влияние оказывает также фактор обновления поверхности контакта фаз турбулентными вихрями, которые переносят частицы потока, обогащенные диффундирующим компонентом, с поверхности контакта фаз в ядро потока. [c.76]

    На основе модели обновления поверхности контакта фаз получены многочисленные выражения коэффициентов массопередачи, содержащие, как правило, один или несколько неопределенных параметров, характеризующих процесс обновления поверхности контакта фаз. В связи с этим массопередача при элементарных актах взаимодействия фаз далее будет рассмотрена главным образом на основе модели диффузионного пограничного слоя. [c.76]

    Для обобщения опытных данных по массопередаче в жидкой фазе от крупных пузырей, имеющих форму сплющенного сфероида при da = 0,6 1,3 см или сферических колпачков при с з > 1,5 см, в работе [18] использована модель обновления поверхности контакта фаз, рассмотренная Хигби [6]. В соответствии с этой моделью коэффициент массопередачи определяется следующим уравнением  [c.81]

    Модель обновления поверхности 352 [c.5]

    МОДЕЛЬ ОБНОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ [c.352]

Рис. 5.4. К модели обновления поверхности Рис. 5.4. К <a href="/info/30450">модели обновления</a> поверхности
    Данквертс и др. , абсорбируя двуокись углерода щелочными растворами в насадочной колонне диаметром 10 см, установили, что результаты, полученные ими, согласуются с данными моделей Хигби и Данквертса. Результаты Ричардса и др. по абсорбции СОа буферными растворами в присутствии катализаторов в колонне того же диаметра согласуются с моделью Данквертса. Данные Таварес да Силва и Данквертса по абсорбции сероводорода растворами аминов в такой же колонне более согласуются с моделью обновления, чем с пленочной моделью (в этом случае между предсказаниями обеих моделей имеются существенные различия). Данквертс и Гиллхэм показали, что модель поверхностного обновления Хигби могла быть успешно использована для определения скорости абсорбции двуокиси углерода раствором NaOH в колонне диаметром 50 см. Все это говорит в пользу надежности применения моделей поверхностного обновления и свидетельствует о том, что методы, рассмотренные в этой главе,могут успешно применяться для установления влияния химической реакции на скорость абсорбции. Следует, однако, подчеркнуть, что в большинстве случаев данные для пленочной модели были бы почти такими же, что и для моделей обновления поверхности. [c.108]

    Итак, математическое описание процесса нестационарной диффузии компонента на основе модели обновления поверхности записывается в виде уравнений [c.353]

    Данквертс [10] предложил так называемую модель обновления поверхности, согласно которой процесс переноса осуществляется благодаря непрерывной замене элементов жидкости у поверхности раздела фаз новыми элементами, появляющимися вследствие турбулентного перемешивания. [c.59]

    Кроме пленочной и пенетрационной теории был предложен ряд других моделей для исследования процессов массопередачн. Среди них, вероятно, наиболее интересной моделью является модель обновления поверхности . Теория обновления поверхности в форме частного сообщения была предложена Эндрю в 1955 г. [18]. Эта теория была опубликована Данквертсом [19]. Однако ее анализ приведен в статье, которая к большому сожалению опубликована в малодоступном издании [20], а рассматриваемая в ней работа — одна из лучших по химической абсорбции. Автор монографии вел переписку с профессором Данквертсом по вопросу обновления поверхности, а работы, в которых эта теория исследована в деталях, завершены в университете Неаполя [21]. В настоящей главе теория обновления поверхности обсуждается потому, что некоторые своеобразные эффекты, наблюдаемые в процессах абсорбции, сопровождающейся мгновенной реакцией, вероятно, объясняются механизмом обновления поверхности. [c.108]

    Наибольщее распространение в литературе получила модель обновления поверхности, предложенная Кишиневским [16, 17] и Данквертсом [18]. В основе этой модели лежит представление о непрерывной замене элементов жидкости (или газа), прилегающих к межфазной поверхности, новыми элементами, поступающими на поверхность вследствие турбулентного перемешивания. В течение промежутков времени, когда элемент пребывает на поверхности, процесс массопередачн описывается, как и в теории Хигби, уравнением нестационарной диффузии в полубесконечной неподвижной" среде. Для характеристики интенсивности обновления вводится понятие среднего временл пребывания элементов жидкости на поверхности Дт. Первоначально такая картина была предложена -для описания массообмена в системах жидкость — газ, однако в дальнейшем ее стали использовать и для описания других систем, в частности систем жидкость — твердая стенка [19]. [c.173]

    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]

    Моделирование взаимосвязанных процессов тепло- массопереноса в химических реакторах осложняется тем, что физико-химические и кинетические характеристики сред, включая константу скорости химической реакции, зависят от температуры. Однако сопоставление характерных масштабов переноса тепла и вещества в нестационарных условиях, определяемых в рамках модели обновления поверхности, позволяет существенно упростить задачу [12,13]. Характерные значения коэффициентов температурощзоводности жидкостей щ)имерно на два порядка превосходят характерные значения коэффициентов молекулярной диффузии. Поэтому глубина проникновения тепла за промежуток времени, в течение которого элемент жидкости находится у границы ра.здела фаз, значительно превосходит глубину проникновения вещества. Это обстоятельство позволяе г при выводе выражений для источников субсташщй брать значения константы скорости реакции, коэффициента распределения и массоотдачи при температуре на границе раздела фаз. В свою очередь, эту температуру можно определить, записывая закон сохранения тепла в предположении о том, что источник, создающий дополнительный тепловой поток за счет теплового эффекта химической реакции, находится на границе. [c.81]

    В противоположной по физическим предпосылкам модели обновления поверхности, наоборот, предполагается, что турбулентно пульсирующие в потоке объемы вещества-носителя с концентрацией растворенного компонента со беспрепятственно достигают стенки, некоторое время (время контакта г ) находятся около нее в неподвижном состоянии и затем заменяются новыми аналогичными объемами (рис. 5.2.3.2). За время контакта в неподвижным объеме протекает процесс нестационарной диффузии растворенного компонента. Дополнительно полагается, что за малое время контакта 4 концентрация со на внешней стороне неподвижного объема практически не успевает измениться и процесс нестационарной диффузии происходит как бы в полубезграничную, неподвижную среду. При таких предположениях математическое описание процесса диффузии принимает вид  [c.269]

    Формула (5.3.2.21) щироко известна как формула Буссинеска — Хигби. Буссинеск [23] получил эту формулу впервые, исходя из приближения диффузионного пограничного слоя при обтекании сферы идеальной жидкостью. Хигби [24] использовал модель обновления поверхности, полагая в выражении (5.2.3.5) время контакта и определяя размерный и безразмерный [c.279]

    Основные положения модели обновления поверхности контакта фаз неоднократно рассматривались и уточнялись многими исследователями. По Хигби [6], все вихри имеют одинаковое время пребывания на поверхности, что соответствует поршневому движению частиц потока. Данквертс [7] принимает случайный, вероятностный характер изменения времени пребывания частиц жидкости на поверхности контакта фаз с экспоненциальной функцией распределения, соответствующей полному перемешиванию. Нерлмуттер [8] использует для указанной функции распределения промежуточный вид. Кишиневский [9] считает, что массопередача в элементарном объеме жидкости между периодами обновления поверхности осуществляется не только молекулярной, но и турбулентной диффузией. По Рукенштейну [10], обновление поверхности контакта фаз происходит под действием сил вязкого трения. Тур и Марчелло [11] показали, что при малом времени обновления массопередача протекает стационарно, а при достаточно длительном времени пребывания элементарных объемов на поверхности контакта фаз — нестационарно с постоянным градиентом концентраций компонента в слое. [c.76]

    Аналитическая динамическая модель обновления межфазной поверхности ((уОЕМ) [4] дополняет широко известные в настоя дее время динамические модели обновления поверхности. Преимущество последних связано с возможностью получать с их помощью простые математические соотношения между характеристиками массо- и теп-лопнреноса и гидродинамическими параметрами. Однако недостаток этих моделей заключается в том, что они слишком общи, чтобы дать ясное однозначное описание гидродинамических величин. По этой причине они не могут помочь нам в объяснении механизма массопереноса, протекающего в усл овиях эффекта Марангони (МЭ). [c.112]

    Для практических расчетов интенсивности массообменных процессов наибольший интерес представляет величина потока целевого компонента от поверхности к основной массе среды-носителя. В пределах рассматриваемой модели обновления поверхности поток компонента имеет чисто диффузионную природу, поскольку в интервале времени от начала (т = 0) до окончания (т = т ) времени контакта объемчик считается находящимся около поверхности в неподвижном состоянии. Следовательно, поток компонента от поверхности вычисляется согласно закону молекулярной диффузии (5.5), в котором градиент концентрации grade для одномерной задачи упрощается до производной концентрации по единственной координате х. Значение производной должно быть взято при л = О, т. е. на самой поверхности уд = -D d /dx) Q. Вычисление производной состоит в дифференцировании решения (5.19), для чего необходимо брать производную по х от определенного интеграла, в котором переменная х содержится лишь в верхнем пределе. Используя известное правило дифференцирования определенного интеграла по параметру, получим выражение для мгновенного значения диффузионного потока  [c.354]

    Представляет интерес сравнить полученный результат (5.21) с аналогичной формулой (5.17) для значения постоянного во времени потока целевого компонента, выведенной для условий пленочной модели процесса. В обеих формулах поток пропорционален разности концентраций (Срр - С ), что подтверждается опытами по массоотдаче. Существенным различием соотношений (5.21) и (5.17) является характер влияния на величину потока значения коэффициента диффузии В. Согласно модели обновления поверхности, поток компонента пропорционален не первой степени В, как это было в пленочной модели, а корню квадратному из коэффициента диффузии /д Д , что в большей степени соответствует результатам экспериментов. [c.355]

    Как и в пленочной модели, здесь имеется некоторый параметр, значение которого не определяется в рамках самой модели, и поэтому его численная величина должна находиться из опытов по массоотдаче. Таким параметром в модели обновления поверхности является время контакта т, объемчика с поверхностью. Опыты по определению довольно сложны и требуют использования современной электронной техники измерения высокочастотных пульсаций температуры твердой поверхности, к которой подходят и через некоторое время от которой отходят пульсирующие объемчики среды. [c.355]

    Соотношение (5.22) называется уравнением массоотдачи-, оно как бы заменяет собой попытки детального физико-математичес-кого анализа гидродинамических и диффузионных процессов вблизи границы раздела фаз. Примеры попыток анализа такого рода приведены ранее - это пленочная модель, модель обновления поверхности и анализ методом рассмотрения гидродинамического и диффузионного пограничных слоев. При использовании уравнения массоотдачи (5.22) вместо теоретического анализа ситуации вблизи поверхности раздела фаз фигурируют непосредственно опытные данные, получаемые из измерений коэффициентов массоотдачи р для конкретных условий массоотдачи. [c.357]

    Следующий шаг по пути разработки. модельных представлений сделан Данк-вертсом [41]. Предложенная им модель обновления поверхности получила широкое распространение. Автор отказывается от допущения о равном времени контактирования приповерхностных элементов двух жидкостей, вводя функцию распределения элементов по их возрасту. В результате этого своеобразного учета гидродинамики уравнения массоотдачи в каждой из фаз прини.мают вид  [c.155]

    Кинетика процесса абсорбции в течение многих лет служила объекто.м самого глубокого и детального изучения [28]. Для объяснения механизма абсорбции газов раствором были разработаны различные модели процесса (двухпленочная модель, модель пограничного диффузионного слоя, модель обновления поверхности). К сожалению ни, одна из моделей не позволяет довести до конца аналитический расчет процесса и в основу расчета кладутся экспериментальные значения коэффициентов массоотдачн, введенные в расчет на основе наиболее простой двухпленочной модели. Согласно этой модели сопротивление массопередачи создается ламинарными пленками газа и раствора, расположенными у поверхности фазового контакта, сквозь которые диффундирует поглощаемый газ. [c.73]


Смотреть страницы где упоминается термин Модель обновления поверхности: [c.243]    [c.35]    [c.329]   
Абсорбция газов (1976) -- [ c.82 , c.114 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Модели поверхности



© 2024 chem21.info Реклама на сайте