Перенос вещества поверхностное сопротивление

Принято считать, что процесс массопередачи состоит из трех относительно простых стадий диффузии молекул растворенного вещества из глубины водной фазы рафината, перехода их через межфазную поверхность и диффузии от нее в глубину фазы экстрагента. Поэтому для расчета скорости массопередачи при экстракции необходимо знать значение трех составляющих сопротивления массопередаче или, что обычно принято, двух коэффициентов массоотдачи и коэффициента массопередачи через поверхность. Считают, что сопротивление переносу через границу раздела фаз (поверхностное сопротивление) пренебрежимо мало п скорость массопередачи определяется одним из двух или обоими сопротивлениями. Эти два сопротивления обычно оцениваются из корреляций типа [c.204]

Слои адсорбированных инородных молекул могут воздействовать на перенос молекул газа (пара) через поверхность раздела и способствовать возникновению поверхностного сопротивления. Например, монослои некоторых веществ подавляют испарение воды с поверхности . Подобные эффекты вряд ли могут оказывать серьезное влияние на характеристики промышленных или экспериментальных аппаратов, в которых происходит постоянное обновление поверхности, так как для создания адсорбционных слоев требуется заметное время. Однако в определенных условиях поверхностно-активные вещества могут снижать скорость абсорбции, подавляя свободное движение поверхности жидкости. [c.75]

Этот метод основан на изучении массопередачи при перемешивании каждой фазы. Перенос веш,ества осуш,ествляется конвективной диффузией. Однако перемешивание не столь интенсивно, чтобы нарушить фиксированную границу раздела фаз. За массопередачей наблюдают путем периодического или непрерывного измерения концентрации вещества в фазах. Непрерывный контроль может быть осуществлен с использованием кондуктометрического [17, 80—82], потенциометрического, радиометрического [18, 34, 84, 85] и других методов. Ячейки с перемешиванием позволяют резко снизить диффузионные сопротивления в фазах и тем самым увеличить вклад поверхностного сопротивления. [c.393]

Вклад сопротивления первичной пористой структуры в общее сопротивление переносу вещества в процессе адсорбции не является постоянным и зависит от типа цеолита, диаметра гранул, природы адсорбата и газа-носителя [2]. Относительный вклад первичной пористости зависит также от способа приготовления цеолита. В опытах с NaX без связующего установлено, что скорость процесса на этом цеолите выше, чем на цеолите обычного типа она почти не зависит от диаметра гранул и природы газа-носителя. Это свидетельствует о незначительном влиянии сопротивления вторичной пористости п, видимо, объясняется непрерывной структурой цеолитов без связующего, в результате которой в них возможна поверхностная диффузия молекул адсорбата, а также отсутствием блокировки поверхности кристаллов добавками связующего. [c.470]

Здесь б — толщина приведенной пленки (I, 28) Л — длина свободного пробега Л С/ — коэффициент переноса (I, 14). Развиваемые соображения применимы в одинаковой степени к переносу вещества, количества движения и энергии. При этом под Л 7 понимаются соответственно коэффициенты диффузии, кинематической вязкости или температуропроводности. Как видно из формулы (II, 5а), поток молекул, поступающий на поверхность, равен свободному молекулярному потоку п V, деленному на сумму двух сопротивлений объемного б/Л и поверхностного 1/а. [c.55]

Адсорбция и десорбция переносимого вещества не изменяет ни вида полученных выражений, ни сделанных выводов, если обмен молекулами между границей и прилегающими к ней слоями происходит быстро. В противном случае, как показано в ряде работ [28, 29], возникает дополнительное сопротивление массопередаче (не очень удачно именуемое поверхностным), замедляющее перенос вещества, причем особенно существенно — при малой продолжительности контактирования фаз. [c.153]

Основу теории поверхностного сопротивления составляет предположение о наличии сопротивления переносу вещества через границу раздела фаз — поверхностного сопротивления. В настоящее время отсутствует единая теория поверхностного сопротивления. Существует по крайней мере три основных направления теории, каждое из которых имеет ряд модификаций. [c.73]

Поверхностно-активные вещества. Многие вещества в растворе склонны концентрироваться на поверхности жидкости и изменять межфазное или поверхностное натяжение. Эти поверхностноактивные агенты (или смачивающие агенты ), находясь в исключительно малых количествах, способствуют значительному изменению о. Даже наличие монослоя их на поверхности вызывает образование структуры, которая характеризуется тенденцией сковывать поверхность, уменьшая или устраняя мелкомасштабное поверхностное движение. Наличие такого поверхностного слоя приводит к возникновению двух весьма важных явлений, воздействующих на скорость переноса массы через поверхность раздела фаз снижается и часто полностью прекращается влияние эффекта Марангони при одновременном появлении поверхностного сопротивления в отношении диффузии через межфазную поверхность. Уменьшение скорости массопередачи может быть большим. [c.216]

Перенос вещества в жидкой фазе непосредственно у свободной поверхности (на границе с газом) связан с поверхностным натяжением и рядом явлений, определяющим состояние этой поверхности. При этом возможно как замедление (поверхностное сопротивление), так и ускорение (поверхностная турбулентность) процесса переноса. [c.101]

Поверхностное сопротивление. Большая часть описанных выше моделей абсорбции рассматривает перенос вещества внутри фазы (к поверхности раздела или от нее), но не перенос через саму поверхность раздела. Предположение о равновесии на границе фаз соответствует отсутствию сопротивления массопередаче при переносе через поверхность. [c.105]

В парах трения бронза — сталь в условиях граничной смазки обнаружено явление избирательного переноса меди из твердого раствора медного сплава на сталь и обратного ее переноса со стали на медный сплав, сопровождаемого уменьшением коэффициента трения до коэффициента трения, соответствующего жидкостному трению и приводящего к значительному снижению износа пары трения [33 J. Самопроизвольное образование в зоне контакта пары трения бронза— сталь тонкой медной пленки, обладающей низким сопротивлением сдвигу, наблюдается при смазке глицериновой смесью, консистентными смазками ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-203 и другими смазками, содержащими поверхностно-активные вещества восстановительного характера. [c.78]

В период образования пузырька газа его размеры и форма меняются. Вследствие проявления наружных сил, вызывающих деформацию, внутри пузырька возникают движения, способствующие переносу вещества из центра к периферии и уменьшающие толщину диффузионного сопротивления. Чем интенсивнее эти движения, тем больше К. Чем крупнее пузырек, тем меньшее успокаивающее влияние имеют силы поверхностного натяжения и тем медленнее растет скорость подъема пузырька сравнительно с ростом его диаметра. Поэтому деформации, возникающие в период образования и отрыва пузырька от барботера и в начальный момент его движения до наступления постоянной скорости, тем больше, чем больше размеры пузырька. Вызванные этими деформа- [c.119]

В ряде случаев влияния поверхностного сопротивления можно избежать. При некоторых условиях вблизи границы раздела фаз в жидкостях возможно самопроизвольное возникновение конвективных потоков, приводящее к значительному повыщению коэффициентов массоотдачи (от 3 до 10 раз). Это объясняется появлением на межфазной границе локальных градиентов поверхностного натяжения, зависящего от температуры или концентрации переносимого вещества. Такое явление (поверхностная или межфазная турбулентность), называемое также эффектом Марангони, обусловлено потерей системой гидродинамической устойчивости. Межфазная поверхность стремится перейти к состоянию с минимумом поверхностной энергии, в результате чего расширяется область с низким коэффициентом поверхностного натяжения а. Заметим, что межфазные поверхности могут терять свою устойчивость только, если при протекании массообменных или тепловых процессов происходит локальное изменение коэффициента поверхностного натяжения а так, что он убывает с ростом температуры или концентрации. В противоположном случае (или, например, противоположном направлении переноса) межфазная неустойчивость, как правило, не возникает. Этот факт подтверждают экспериментальные и теоретические исследования скоростей абсорбции и десорбции слаборастворимых газов водой [43]. [c.352]

Русловые потоки. Поверхностные и некоторая часть подповерхностных потоков в конечном счете находят свой путь в определенных руслах, где сопротивление потоку наименьшее. Результирующее увеличение скорости позволяет транспортировать намного больше наносов благодаря взвешиванию и растворению компонентов (см. рис. 2.14). Перенос веществ в русле вызывает его эрозию, что увеличивает нагрузку по наносам водной среды. [c.39]

Отметим, что на скорость переноса при экстракции оказывают влияние также даже незначительные примеси поверхностно-активных веществ на поверхности контакта фаз, которые способны подавлять деформацию капель и циркуляцию в них жидкости. Таким образом, адсорбция поверхностно-активных веществ на поверхности капель приводит к созданию дополнительного сопротивления массопереносу на границе раздела фаз. Все эти обстоятельства не учитываются в приведенных выше уравнениях (18.13)-(18.15) и др. Поэтому чаще скорость процесса в экстракционных аппаратах рассчитывают по эмпирическим уравнениям, которые приведены в справочной литературе. [c.153]

Пар, поднимающийся из куба-испарителя, как бы распределяет полученный им запас энергии на перенос количества движения вещества и тепла по тарелкам колонны. Пар, поступающий в тарелки —1с температурой Г 1 на тарелку п, где температура жидкости равна Тп (7 1>7 ), совершает работу. Энергия пара затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений и создание поверхностности фазового контакта, вследствие чего пар охлаждается до температуры Г и в идеальном случае полностью конденсируется. Выделившаяся теплота конденсации расходуется на испарение новой порции пара, отличающегося по концентрации легколетучего компонента. Если соотношение количеств жидкости на тарелке и испаряющегося пара достаточно велико, то уходящий пар будет находиться в равновесии с жидкостью на тарелке. В таком случае к. п. д. тарелки равен 1. [c.53]

Схема рис. 19 с учетом уравнений (14.21) допускает переход к различным предельным случаям. Пусть, например, сопротивление реакции переноса заряда бесконечно велико. Это означает, что реакция переноса заряда запрещена и на электроде идет только одновременная адсорбция двух поверхностно-активных веществ. В этом случае связь через двухполюсник разрывается, импеданс последовательно соединенных двухполюсников Х равен Zu — Zi2, а импеданс двухполюсников Х + Х равен Z22 — Zi2- В итоге приходим к схеме, полностью совпадающей с рис. 13 для процесса одновременной адсорбции двух веществ. [c.62]

Простая двухпленочная теория, описанная выше, исходит из допущения, что на межфазной границе фазы находятся в равновесии, т. е., что на границе раздела фаз отсутствует диффузионное сопротивление [см. уравнения (5.39) и (5.41)], Для некоторых систем, однако, существуют значительные пограничные сопротивления, как, например, в случае жидкостей, содержащих поверхностно-активные вещества, которые обладают тенденцией концентрироваться на поверхности. Кроме того, диффузия растворенного вещества иногда вызывает появление поверхностной турбулентности, которая не связана с турбулентностью в объеме перемещающейся среды. Такая турбулентность приводит к повышению скорости переноса и равносильна возникновению отрицательного пограничного сопротивления. В последние годы эти эффекты подверглись широкому изучению, однако и по сей день отсутствует возможность их количественного описания. [c.208]

Использование гексадеканола (многие другие поверхностноактивные вещества ведут себя аналогично) для сохранения источников воды путем добавления его в резервуары — есть очевидное техническое применение, которое подверглось широкому изучению, однако не распространено на практике. Ветер и волны разрушают поверхностную пленку воды и сносят ее на берег водоема следовательно, необходимо довольно часто добавлять поверхностно-активные вещества. Ряд задач, с которыми приходится сталкиваться в повседневной жизни, рассмотрены в отчете Американской ассоциации специалистов по водопроводным сооружениям [3] см. также работы [133, 21] и публикацию [45]. Более научные аспекты проблемы ограничения испарения с помощью создания монослойных покрытий обсуждаются в статьях, которые представлены на симпозиуме, проведенном в 1962 г. [4]. Вероятно, одно из затруднений состоит в увеличении температуры поверхности воды, что частично компенсируется повышенным сопротивлением переносу. В стремлении снизить скорость испарения органических жидкостей за счет применения монослоев из нерастворяющихся веществ достигнут лишь ограниченный успех [14]. [c.217]

Уменьшение скорости переноса обычно связывают с гидродинамическими эффектами, вызванными снижением интенсивности циркуляции в капле [78]. Некоторые специалисты, однако, полагают, что наличие поверхностно-активного вещества на границе раздела фаз может приводить к возникновению существенного диффузионного барьера, по типу относящегося к тому, который был обсужден в разделе 5.6. Разработана [103, 133] модель, согласно которой поверхностно-активное вещество накапливается на кормовой поверхности капли, разносится по ней за счет поверхностной циркуляции и собирается на поверхности в количествах, достаточных для создания межфазного сопротивления, или барьера. (См. также сообщения [78, 139, 204] статья [103] содержит хороший обзор на эту тему.) [c.263]

Вопрос о том, может ли граница раздела фаз оказывать дополнительное сопротивление массопереносу, неоднократно обсуждался в литературе [36—40]. Обзор Брауна [41] почти полностью посвящен влиянию поверхностно-активных веществ на скорость переноса вещества через межфазную границу. Хотя механизм влияния ПАВ на скорость массопередачи остается до конца не выясненным, тем не менее большинство исследователей приходит к выводу, что дей- i ствие ПАВ заключается в изменении гидродинамической остановки возле границы раздела фаз, т. е. способствует уменьшению коэффициентов массоотдачи. Последнее проявляется как дополнительное сопротивление массопередаче, но ничего общего с сопротивлением межфазной границы не имеет. Если это действительно так, то ПАВ не должны оказывать влияния на кинетику массопередачи в непере-мешиваемых двухфазных системах. Однако Витакер и Пигфорд [42] обнаружили сопротивление межфазной границы при абсорбции SO неподвижной водной фазой и отнесли его за счет присутствия поверхностно-активного хромотропного индикатора. Одним из возможных объяснений механизма влияния этого ПАВ, по мнению авторов, является образование электрических слоев на границе раздела фаз, оказывающих тормозящее действие переносу вещества. Вопрос о механизме этого торможения остался неясным. [c.386]

Жидкость состава Ь (рис. 1) будет кипеть при 4 и находиться в равновесии с паром состава с. Тарелка, которая вызовет такое же изменение состава, какое происходит при идеальной простой перегонке, т. е. от а к й или от 6 к с, или же любое другое аналогичное изменение состава, например от с к е, и будет теоретической тарелкой. Концентрации легколетучего компонента, соответствующие этим равновесным составам пара и жидкости, отвечают концам отрезков горизонтальных прямых, лежащих между кривыми жидкости и пара на графиках подобного рода. Так как кривые жидкости и пара сходятся на ординатах, отвечающих составам чистых веществ, то очевидно, что в любой смеси разность составов, отвечающая действию одной теоретической тарелки, будет приближаться к составу чистого вещества. Кроме того, чем величина относительной летучести ближе к единице, тем ближе лежат кривые пара и жидкости друг к другу и тем меньше будет разница в составе, отвечающая одной теоретической тарелке. Насадочная колонка (или любой другой ректифицирующий прибор), на котором производят разделение, соответствующее двум последовательным ступеням или единицам, например от а до с, эквивалентна, как принято говорить, двум теоретическим тарелкам. Если высота такой насадочной колонки равна 25 см, то ВЭТТ равна 12,5 см. Подобное рассуждение применимо к любому числу теоретических тарелок и к любой высоте колонки. В настоящее время имеются колонки, эквивалентные более чем 100 теоретическимтарелкам. Можно ожидать, что для данной колонки или насадки ВЭТТ, определенная на разных двойных смесях, будет иметь примерно одинаковую величину, если эти смеси будут близкой химической природы и будут иметь близкие величины вязкости и поверхностного натяжения. Если же эти характерные свойства смесей сильно различаются, то, повидимому, в значительной степени изменяются толщина жидкой пленки, поверхность соприкосновения газа с жидкостью и скорость диффузии. Таким образом, одна и та же колонна или насадка может обладать весьма различными величинами ВЭТТ. Выражение рабочей характеристики колонны с помощью представлений о сопротивлении переносу вещества через пленку на границе раздела между паром и жидкостью получило существенное развитие, однако использование в расчетах теоретических тарелок и ВЭТТ имело и имеет значительно большее практическое значение. [c.11]

Поскольку >А=У0д18 и Рв=У1)в25 (гдер и рв—коэффициенты массоотдачи веществ А и В в соответствующих фазах), то знаменатель выражения (П1.91) есть сумма фазовых и химического сопротивлений. Таким образом, в известных уравнениях аддитивности (П1.19) и (П1.22) появляется еще один член, отражающий сопротивление реакции. Столь простая форма уравнений обусловлена тем, что поверхностная реакция, в отличие от объемной, не влияет на перенос веществ в фазах. Она приводит лишь к тому, что общая движущая сила делится между диффузионными и химическими процессами пропорционально их сопротивлениям. В предельных случаях, когда вся движущая сила связана только с диффузией или только с реакцией, экстракция протекает соответственно в диффузионном или кинетическом режимах. [c.179]

Таким образом, подбирая режим сушки (параметры влажного воздуха), можно изменить механизм переноса вещества (влаги). Особенно эффективным методом управления переносом зе-щества является изменение температурного градиента внутри материала. Изменяя величину и направление кt, можно создать разнообразные условия для перемещения влаги. При сушке-нагретым газом иаправлания 1 и противоиоложны, поэто.му температурный градиент вносит дополнительное сопротивление для переноса жидкости из центральных слоев материала к поверхностным. При нагревании влажного материала токами высокой частоты направление градиента температуры изменяется. Это происходит потому, что в поле токов высокой частоты выделение тепла внутри материала происходит примерно одинаково во всех точках. Однако благодаря охлаждению поверхности материала температура в центре его делается выше, чем на поверхности. В результате этого перепада температуры про-ис.ходит перенос жидкости из центральных слоев к поверхности [c.124]

Для того чтобы перейти из внутренних слоев газовой фазы во внутреннюю область жидкой фазы, молекула А должна продиффундировать через поверхностный слой пара и поверхностный слой жидкости. Суммарное сопротивление этих двух слоев и является общим сопротивлением переносу материальной частицы из одной фазы в другую. Движущей силой, вызывающей переход вещества через это сопротивление, является разница в соотношениях концентраций растворенных молекул внутри газовой и жидкой фаз при равновесии их в данный момент. Прежде чем рассчитать эту разность в концентрациях, последние должны быть выражены для обеих фаз в одних и тех же единицах. Концентрация растворенного вещества в газозой фазе обычно бывает выражена парциальным давлением растворенного газа в атмосферах и обозначается через Р. Концентрация же растворенною вещества в жидкой фазе С выражается в Молях растворенного вещества на 1 л жидкой фазы. В этом случае С выражено не в тех единицах, что Р, однако когда известны равновесные данные, С может быть легко переведено в те же единицы, в которых выражено Р, или, наоборот, Р переведено в те же единицы, что С. Каждому значению величины С соответствует некоторое определенное значение величины Р, которое представляет собой парциальное давление растворенною газа, находящегося при данных условиях общего давления и температуры в равновесии с жидкой фазой, содержащей растворенное вещество при концентрации С. Таким образом концентрация бещества А внутри жидкой фазы может быть выражена и как С/ и как где Рх представляет собой парциальное давление газообразного А, находящегося в равновесии с жидкой фазой при концентрации вещества А в ней, равной Ср Возвращаясь к системе, представленной на рис. 7, положим, что концентрация вещества А в газовой фазе есть и в жидкой фазе — С . Движущая сила переноса А из газа в жидкость соответствует разности концентраций (Р , —Р ). Скорость переноса вещества изме- [c.563]

Скорость массопереноса в процессах жидкостной экстракции сильно зависит от примесей поверхностно-активных веществ, изменяющих величину поверхностного натяжения на границе раздела жидких фаз и таким образом влияющих на размер образующихся капель и на скорость циркуляционного движения дисперсной жидкости внутри капель. Кроме того, абсорбция молекул поверхностно-активных веществ поверхностью контакта фаз может приводить к образованию дополнительного сопротивления процессу переноса массы целевого компонента. Присутствие даже малых количеств поверхностно-активных веществ значительно усложняет кинетику массопереноса, и в таких сл5гчаях расчет необходимых размеров экстракционного аппарата производится, как правило, по непосредственным экспериментальным данным. [c.462]