Влияние температуры на продольную диффузию

Изменение температуры в ходе любого хроматографического разделения приводит к изменению разделения центров зон и ширины каждой из зон. Влияние изменения температуры на параметры процесса сложно оно вызывает изменение коэффициентов распределения и продольной диффузии, а также изменение массопереноса. Обычно с повышением температуры уменьшается время удерживания, разделение зон и размывание зон. Время удерживания уменьшается с повышением температуры, так как уменьшается время пребывания вещества в неподвижной жидкой фазе. Как следствие этого ухудшается разделение центров зон. Влияние температуры на ширину зоны противоположно влиянию скорости перемещения элюента на ВЭТТ. С повышением скорости уменьшается продольная диффузия и возрастает член в уравнении Ван-Деемтера, связанный с массообменом. Повышение температуры вызывает увеличение подвижности вещества и, таким образом, приводит к возрастанию диффузии и уменьшению сопротивления массообмену. При понижении температуры разделение обычно улучшается, поскольку при этом увеличение расстояния между центрами зон преобладает над увеличением ширины пиков. [c.53]

Как уже отмечалось, поперечную диффузию, обусловленную наличием насадки, следует учитывать в связи с поперечными градиентами температур. Необходимость учета продольной диффузии при расчете реакторов существенно зависит от соотношения его длины и размера зерен. Если это отношение равно или больше 100, что обычно имеет место на практике, то влиянием продольной диффузии можно пренебречьОднако в тонких слоях эффект может оказаться значительным [9, стр. 95]. К числу реакторов вытеснения с исключительно тонкими (в указанном смысле этого слова) слоями катализатора относится аппарат, применяемый для окисления аммиака. В нем реагирующий газ проходит всего через три или четыре слоя платиново-родиевой сетки, используемой в качестве катализатора. Если бы не влияние продольной диффузии, то для 100%-ного окисления аммиака хватило бы и меньшего числа таких сеток. [c.64]

На основании расчетных данных, полученных для первого слоя, можно сделать вывод, что, хотя низкое значение Ес (0,32) и является удовлетворительным, за этим скрывается влияние продольных теплопроводности и диффузии. Модель первого слоя с более высоким значением Ес при учете продольной диффузии была бы более реалистичной, хотя степень превращения и температура на выходе из первого слоя совсем не чувствительны к Ес- Однако при учете продольных диффузии и теплопроводности из-за передачи тепла через глухой фланец и из-за бокового отбора газа на выходе из первого слоя не ясно, какими должны быть граничные условия. [c.226]

Изменение температуры в ходе любого хроматографического разделения приводит к изменению разделения центров зон и ширины каждой из зон. Влияние изменения температуры на параметры процесса сложно оно вызывает изменение коэффициентов распределения и продольной диффузии, а также изменение массопереноса. Обычно с повышением температуры уменьшается время удерживания, разделение зон и размывание зон. Время удерживания уменьшается с повышением температуры, так как уменьшается время пребывания вещества в неподвижной фазе. Как следствие этого ухудшается разделение центров зон. Влияние температуры на ширину зоны противоположно влиянию скорости перемещения элюента на ВЭТТ. С повышением скорости уменьшается продольная диффузия и возрастает член в уравнении ван-Димте-ра, связанный с массообменом [уравнение (1.32)]. Повышение температуры вызывает увеличение подвижности вещества и таким образом приводит к возрастанию диффузии и уменьшению сопротивления массообмену. При понижении температуры разделение обычно улучшается, поскольку при этом увеличение расстояния между центрами зон преобладает над увеличением ширины пиков. Следовательно, при выборе условий разделения предпочтение следует отдавать повышению температуры (а не времени разделения), причем целесообразно выбирать наиболее высокую температуру, обеспечивающую необходимое разделение. [c.36]

Методом молекулярной динамики изучено влияние состава адсорбента, структуры поверхности, ширины пор и температуры на диффузию метана в щелевидных порах углей. Рассмотрены поры шириной от 0.70 до 1.50 нм при И1 и 298 К. Показано, что формирование слоев метана приводит к немонотонной зависимости коэффициента продольной диффузии от ширины поры, неоднородность адсорбционного поля поверхности вызывает уменьшение коэффициентов диффузии. [c.167]

В 2.3 отмечалось, что отклонение от модели идеального вытеснения происходит по трем различным причинам при возникновении поперечных градиентов температуры, при наличии продольной и поперечной диффузии и поперечных градиентов скорости. В 2.4 и 2.5 рассматривался первый и, несомненно, самый важный из этих факторов особенно это относится к реакторам с неподвижным слоем катализатора. При этом указывалось, что в таких реакторах необходимо также учитывать поперечную диффузию. Перейдем теперь к рассмотрению влияния продольной и поперечной диффузии, ограничившись кратким и, в основном, качественным рассмотрением вопроса. [c.59]

Анализ уравнения (15.18) показывает следующее. Перенос в любом поперечном сечении осуществляется соответственно теплопроводностью, либо диффузией. Но на скорость этого переноса влияет профиль температуры (или концентрации). Профиль же, определяемый формулой (15.18), создается совместным действием продольной конвекции и поперечной теплопроводности или диффузии. Поэтому при расчете поперечного переноса в ламинарном потоке следует учитывать влияние как молекулярных, так и конвективных явлений. Подробно эти вопросы рассмотрены в книгах 18, 19]. [c.186]

Влияние продольного перемешивания на оптимальную температуру в изотермическом реакторе исследовано Адлером и Вортмей-ером (см. библиографию на стр. 302), которые нашли, что эффект незначителен при числах Пекле ОЫрЕ 10 Е — эффективный коэффициент продольной диффузии). [c.271]

Продольное перемешивание в слое определяется значением параметров Ре = LwplX и Ред = Lu/D [уравнение (12) из табл. 3.2]. Продольная диффузия выравнивает профиль концентраций, что уменьшает интенсивность процесса и, следовательно, степень превращения в слое. Продольная теплопроводность выравнивает температуру, что влияет на интенсивность процесса и значение горячей точки . Профили температур при различных параметрах процесса и профили, рассчитанные по модели идеального вытеснения, показаны на рис. 3.15. Влияние продольной теплопроводности и диффузии зависит не только от значения Ре и Рец, но и от всех других параметров процесса и кинетической модели, т.е. от профиля температур и степени превращения в слое. Многочисленные расчеты [179], проведенные в широком интервале изменения всех параметров процесса, охватывающем практически все встречающиеся значения, показали, что при Ре > 200 продольный перенос можно не учитывать. При этом разница в степенях превращения на выходе из слоя, рассчитанных по моделям идеального вытеснения и с учетом продольного переноса, не превышала 2% (отн.). 120 [c.120]

В главе IV мы проанализировали влияние температуры на изотермическое проявление. Было показано, что расстояние между компонентами (А х) уменьшается с ростом температуры, что является следствием уменьшения селективности сорбента. Ширина полосы (на слое) увеличивается с температурой при режиме продольной диффузии. Она не зависит от температуры при вихревой, незпачи-тельпо уменьшается при внешней и значительно при внутренней [c.150]

Было показано, что точка излома на хроматограмме зависит от скорости цотока газа-носителя, температуры колонки и природы адсорбата. При скорости потока меньше 20 см 1мин пик становится симметричным, не обнаруживая характерного излома в вершине, что, по-видимому, связано с возрастающим влиянием продольной диффузии [2]. Увеличение скорости потока газа-носителя до 60 см 1мин также приводит к исчезновению излома. Поэтому рекомендуется проводить опыты в диапазоне скоростей 20—60 см 1мин. [c.119]

Наконец, можно отметить, что на размывание полос э.пюировапия оказывает влияние перемешивание, связанное с продольной диффузией в промежутках между зернами. Теоретически это влияние увеличивается с ростом температуры и уменьшением скорости протекания. Впрочем, влияние продольной диффузии на высоту теоретической тарелки мало, и в ионообменной хроматографии им обычно можно пренебречь. [c.129]

Рассмотрим теперь, в какой мере следует учитывать эти эффекты ири расчете реактора. Возыйем вначале реактор вытеснения цилиндрической формы, заполненный только реакционной смесью. В таком реакторе иоток может быть либо ламинарным, либо турбулентным. В нервом случае действуют обычная молекулярная диффузия и конвекция, вызванная неравномерностью распределения температур. Если длина реактора значительно больше его диаметра, как это обычно имеет место в действительности, молекулярная диффузия в продольном направлении, как правило, почти не сказывается на работе реактора. Тем не менее, поперечная молекулярная диффузия может оказаться существенной, по крайней мере, в газах. Как уже указывалось, она будет снижать влияние распределения скоростей, приводящего к отклонению от режима идеального вытеснения. К этому вопросу, рассмотренному в работе Босворта 18], мы вернемся в 2. 7. Конвективный перенос в радиальном направлении может иметь аналогичный эффект, т. е. способствовать приближению к модели идеального вытеснения. Продольный конвективный перенос, который может наблюдаться в вертикальных цилиндрических аппаратах при сильном нагревании жидкости или газа, оказывает противоположное воздействие и может значительно снизить производительность реактора по сравнению с рассчитанной на основе модели идеального вытеснения. Этого можно избежать, правильно выбрав конструкцию реактора, например, использовав перегородки, либо горизонтальный реактор вместо вертикального. [c.60]

Влияние теплопроводности на устойчивость. Примерно постоянная температура в слое может быть обеспечена ступенчатым распределением поверхности теплоотвода по высоте. Часто такой режим оказывается оптимальным. Существенно, что изотермичность здесь обусловлена не бесконечной теплопроводностью, а локальным балансом выделения и отвода тепла. Это позволяет изучить влияние продольной теплопроводности на устойчивость стационарного режима, так как оп при изменении теплопроводности не меняется. Матрица А в (27) для модели диффузии частиц, получаемая дискретизацией линеаризованной задачи (25"), (26), является суммой трехдиагональной матрицы конечпо-разностного аналога диффузионного члена и нижней треугольной матрицы [27]. Все остальные элементы матрицы А — нулевые. Для заданных значений параметров модели находилась граница потери устойчивости системы (27) ири изменении температуры холодильника. [c.60]

Динамические характеристики. Из-за внешних воздействий и (или) изменений внутренних свойств каталитического процесса и реактора температурные и концентрационные поля в слое катализатора меняются во времени. При этом, как уже отмечалось, те параметры, влияния которых в стационарном режиме можно было не учитывать, часто оказываются существенными в нестационарном процессе. К таким параметрам можно отнести, например, эффективную диффузию вещества вдоль слоя катализатора, массоемкость и теплоемкость слоя, неравнодортупность наружной поверхности зерна, внешний тепло- и массообмен. В стационарном режиме значительное число факторов воздействует на состояние системы независимо и часто аддитивно. Это позволяет попользовать более узкие модели и эффективные параметры, отражающие суммарное влияние этих факторов. В нестационарном режиме степень влияния этих факторов может быть ииой и, кроме того, сильно зависеть от состояния системы. Влияние этих факторов необходимо учитывать порознь. Так, например, дисперсию тепла вдоль адиабатически работающего слоя катализатора в стационарном режиме вполне достаточно представить коэффициентом эффективной продольной теплопроводности. В нестационарном режиме это недопустимо — необходимо учитывать раздельно перенос тепла по скелету катализатора, теплообмен между реакционной смесью и наружной поверхностью зерна и иногда — перенос тепла внутри пористого зерна. Из-за инерционных свойств в нестационарном режиме имеют место большие, чем в стационарном режиме, градиенты температур и концентраций на зерне и в слое катализатора, что приводит, например, к отсутствию пропорциональной зависимости между температурой и степенью превращения, пепродол5кительному, но большому перегреву у поверхности зерна с наилучшими условиями обмена. Сдвиг по фазе между температурными и концентрационными полями иногда приводит к возникновению колебательных переходных режимов и даже устойчивых предельных циклов. Это мо- [c.77]

Процесс получения высокочистых продуктов методом противоточной фракционной кристаллизации изучен в [27-34]. В работах показано, что при температурах, близких к температуре плавления кристалла, нельзя не учитывать диффузию примеси в твердой фазе. Диффузия твердой фазы является тем фактором, который определяет скорость протекания процесса очистки твердой фазы в колонном аппарате. В процессе очистки наблюдается рост кристаллов [31, 32]. Укрупнение кристаллов снижает эффективность процесса глубокой очистки веществ. Положительное влияние перекристаллизации в данном случае невелико, поэтому в [27, 31] пpeдJЮжeнo проводить процесс в условиях, препятствующих росту кристаллов. Для борьбы с этим негативным явлением предложено проводить дробление кристаллов при помощи ультразвука [27, 29]. В то же время и продольное перемешивание [27, 30] приводит к снижению разделительной способности колонны. При этом отрицательное влияние обратного перемешивания будет сказываться тем сильнее, чем меньше размер кристаллов. Результаты данных исследований используются для колонных аппаратов небольших размеров при получении продуктов повьшден-ной химической чистоты. [c.311]

В детонационной волне продольная теплопроводность и диффузия не оказывают существенного влияния на протекание химической реакции. Исходная смесь, вступающая в реакцию, практически не разбавлена ее продуктами. Воспламенение смеси происходит вследствие сжатия ее в ударной волне в условиях, весьма близких к восплаиенению адиабатическим сжатием. Поэтому и существует параллель между способностью смеси к самовоспламенению и ее способностью к детонации. В эгом существенное отличие детонации от нормального (медленного) распространения пламени, скорость которого связана с кинетикой химических реакций при весьма высоких температурах, господствующих во фронте пламени, но не находится в прямой связи со способностью реагирующей смеси к самовоспламенению (см. дополнения к гл. ХП). [c.290]

Данные и допущения. Раствор бензола в нефти не перемешивается в поперечном и продольном направлениях. Влиянием испарения на температуру можно пренебречь температуру поверхности считают равной 15,4 °С при этой температуре давление паров бензола составляет 8 кПа. Для раствора справедлив закон Рауля. Плотность жидкости и ее молекулярная масса остаются почти неизменными и равными соответственно 0,9 г/см и 240. Коэффициент молекулярной диффузии бензола в жидкости составляет 0,9-10 mV m, [c.285]

Показано, что характер влияния условий ири противоточном разделении на эффективность массообмена находится в прямой зависимости от природы лимитирующей стадии межфазного переноса массы. При отсутствии внутридиффузионного сопротивления ВЕП почти не зависит от температуры, давления и нагрузки, а оптимальным условиям разделения отвечает предельно высокая линейная скорость газа, при которой незначителен вклад от продольною пере.мсшивания в величину ВЕП. Если процесс массопередачи лимитируется внутренним соиротивлением, то необходимо учитывать линейную зависимость ВЕП от нагрузки и влиятю температуры и давления иа величины коэффициентов впутрепней диффузии. Илл, 2. Библ, 13 назв, [c.111]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология