Толщина пограничного слоя для концентраций компонентов

Лишь в редких случаях известны коэффициенты массопередачи для, каждого компонента. Заметим, однако, что толщина пограничных слоев, (жидкого и газового), а также среднее давление или средняя концентрация инертного газа (или инертной жидкости) будут одинаковыми для всех компонентов. В соответствии с уравнением (14-55), если абсорбируемые компоненты имеют достаточно близкие объемы, молекулярные веса и, следовательно, коэффициенты диффузии, то коэффициенты массоотдачи /г,, и Л-л также будут близкими. В некоторых случаях близкими будут и общие коэффициенты массопередачи. Поэтому вместо уравнения (14-113) можно написать [c.771]

Если преобладает сопротивление жидкости (слабая растворимость), высота колонны определяется уравнением (14-66). Коэффициент массоотдачи жидкости к ж, в соответствии с уравнением (14-117), является функцией коэффициента диффузии в жидкости О, толщины пограничного слоя X, концентрации с и не зависит от давления. Разности X — X, или горизонтальные расстояния между рабочей линией и кривыми равновесия на диаграмме X— У, отчетливо увеличиваются при повышении давления. Следовательно, в случае абсорбции слабо растворимых компонентов повышение давления ведет к снижению высоты колонны. [c.776]

Понятие пограничного слоя, рассмотренное в 5.1, применяется также при изучении процессов массообмена. Перенос массы какого-либо компонента смеси осуществляется под действием градиента концентрации этого компонента. В том случае, когда поперечная составляющая градиента концентрации много больше продольной составляющей (иначе, когда продольным переносом массы в продольном направлении можно пренебречь), область процесса переноса вещества называют диффузионным пограничным слоем. Обычно эта область наблюдается вблизи поверхности раздела фаз (случаи испарения, конденсации и др.). О диффузионном пограничном слое говорят также при рассмотрении процессов искусственно организованного вдува—отсоса инородного газа через пористую поверхность, омываемую потоком основного газа. Изучение процесса массообмена при вдувании или отсосе газа имеет самостоятельный интерес, так как таким образом можно, например, защитить поверхность тела от высокотемпературной внешней среды. При вдувании газа растет толщина пограничного слоя и уменьшается коэффициент теплоотдачи. При его отсосе наблюдается обратная картина. В то же время закономерности тепломассообмена, полученные для процессов вдува—отсоса, можно использовать для анализа [c.385]

Далее при анализе (5.83) ограничимся рассмотрением случая большого числа Шмидта (соответствующего диффузии растворенных в жидкости веществ). В этом случае толщина диффузионного пограничного слоя много меньше толщины гидродинамического пограничного слоя, поэтому компонент скорости И д(а , у) может быть представлен первым членом разложения по степеням у. Тогда уравнение (5.83), описывающее распространение концентрации в диффузионном пограничном слое, может быть записано в виде [c.360]

Пользуясь теорией двух пограничных пленок, распределение концентраций графически можно представить так, как изображено на рис, 1-36. Компонент В, концентрация которого равна диффундирует через пограничный слой фазы рафината, затем через часть пленки фазы экстракта толщиной к поверхности реакции на которой происхо- [c.69]

Рис. 1.9. Эпюры скорости и концентрации целевого компонента у поверхности и толщины гидродинамического бп и диффузионного б пограничных слоев при Рг>1 (капельные жидкости).

В предыдущем разделе в приближении S 1 была оценена толщина диффузионного пограничного слоя на стенке канала. Рассмотрим теперь решение уравнения конвективной диффузии в области развития слоя, когда бд/й 1, т. е. на небольших расстояниях от входа в канал. Предположим, что стенка канала сделана из материала, способного растворяться в потоке жидкости, поэтому граничным условием на стенке будет С = at, а вдали от стенки С = 0. В случае, если рассматривается задача адсорбции на стенке из предельно разбавленного бинарного раствора с концентрацией компонента q, то на стенке С = С = О, а вдали от стенки = q. Рассмотрим диффузию в области гидро-7 99 [c.99]

Существование возле поверхности пузырька тонкого диффузионного пограничного слоя позволяет найти приближенное решение сформулированной задачи. Воспользуемся методом интегральных соотношений, суть которого состоит в выделении вокруг пузырька диффузионного слоя толщиной 6 72 и предположении, что изменение концентрации растворенного компонента в жидкости от до р, происходит в этом слое, т. е. выполняются условия [c.568]

Модель, положенная в основу теоретического анализа, состоит из изотермической плоской пластинки, над которой протекает установившийся поток горючей смеси. Профили скорости, температуры и концентрации горючих компонентов в смеси считаются однородными по всему потоку на передней кромке пластинки, где начинает расти по толщине ламинарный пограничный слой. Согласно теории пограничного слоя, в зоне развитого пограничного слоя преобладают вязкостные, тепловые и химические процессы, тогда как па жидкость, находящуюся вне этой зоны, нагретая пластинка никакого влияния не оказывает. Следовательно, основные уравнения неразрывности, сохранения количества движения и энергии можно в значительной степени упростить, используя обычные предположения о пограничном слое. [c.135]

Могут быть также получены некоторые решения для массообмена твердой плоской поверхности и потока вязкой капельной жидкости, для которой отношение у/ ) 1, т. е. для жидкостей с повышенной вязкостью и относительно небольшим коэффициентом диффузии целевого компонента. Решение (как правило, приближенное) оказывается возможным здесь потому, что при у В резкое изменение концентрации у стенки происходит на значительно меньшем расстоянии от поверхности по сравнению с расстоянием, на котором происходит изменение скорости движения среды, т. е. толщина диффузионного пограничного слоя много меньше толщины слоя гидродинамического (рис. 5.5). [c.356]

Пограничный слой неоднороден по толщине (рис. 3.9). Зона быстрого изменения концентрации обычно называется диффузионным пограничным слоем при ламинарном течении обтекающего частицу потока или диффузионным подслоем в случае турбулентного течения. Необходимо отметить, что толщина диффузионного пограничного слоя (или подслоя) бд значительно меньше толщины гидродинамического слоя бр и находится в пределах 5-10" —5-10 м (см. рис. 3.9). Известно, что молекулярный механизм переноса целевого компонента будет преобладать над конвективным на расстоянии, меньшем бд от поверхности обтекаемой частицы. Толщина диффузионного пограничного, слоя бд зависит также от величины коэффициента диффузии В. [c.75]

Полученные авторами в результате решения профили температуры и концентрации компонентов по толщине пленки показывают, что в тонких пристеночных слоях имеют место неравновесные условия, а вблизи стенки существует тонкий слой, где химическая реакция не влияет на перенос тепла. Такого типа замороженные пограничные слои были получены во всех случаях, когда граничные условия несовместимы с химическим равновесием. Для оценочных расчетов теплообмена в химически реагирующих потоках авторами предложено уравнение, полученное следующим образом. [c.57]

Сделана попытка найти распределение концентрации поглощаемого компонента по толщине жидкостной пленки в четырехугольном желобе с орошаемым дном, расположенным под углом 1° к горизонтали. Анализ опытных данных показывает, что при физической абсорбции (поглощение СОг водой) происходит падение концентрации поглощаемого компонента в слое у поверхности раздела фаз до некоторого постоянного значения в ядре потока, затем — новый спад до нуля в пристенном слое. Таким образом, при физической абсорбции сопротивление массопереносу оказывают оба пограничных слоя —со стороны поверхности раздела и у дна. [c.99]

На рис. 5.16 показан характер изменения концентраций реагентов А и В и продукта D в пограничных пленках согласно пленочной модели для случая, когда скорость диффузии соизмерима со скоростью реакции. Концентрация В в жидкости равна Св, о, компонента А — отсутствует. Вследствие этого он диффундирует через пограничный слой газа //, поверхность раздела фаз III, пограничный слой жидкости /У и в нем вступает в химическую реакцию с В, образуя продукт D. При этом концентрация А уменьшается до нуля к моменту окончания реакции на расстоянии а от поверхности раздела фаз. Компонент В диффундирует сквозь жидкий пограничный слой в направлении поверхности раздела фаз. Его концентрация уменьшается и на расстоянии 6 становится равна нулю. Продукт D накапливается в слое толщиной а до некоторой концентрации и диффундирует в поток жидкости. [c.94]

Схема распределения концентраций в обеих фазах и в их пограничных слоях для диффузии из газа в жидкость показана на рис. 11-3. В газовом потоке парциальное давление диффундирующего компонента равно р, в турбулентной зоне оно падает незначительно, в пограничном слое эквивалентной толщины Хт — гораздо быстрее. На межфазовой поверхности давление падает до величины р1. В жидкости на поверхности контакта фаз концентрация диффундирующего компонента равна с , в турбулентной зоне потока она падает до величины с. В направлении диффузии как парциальные давления, так и концентрации падают, подобно тому как уменьшаются температуры в процессе передачи тепла. В случае диффузии вещества из жидкости в газ падение линий концентраций и парциальных давлений происходит в обратном порядке. [c.565]

Понятие диффузионного пограничного слоя поясним на примере обтекания воздухом влажной пластины (рис. 14.6). Концентрация паров воды на поверхности пластины равна с,,,, а в потоке воздуха — с,оо- В пределах тонкого слоя толщиной 5д величина С] изменяется от до С с,оо (обычно принимают Су = 0,99с, оо). Толщина и представляет собой толщину диффузионного пограничного слоя для первого компонента (паров Н2О). [c.386]

Мы предполагаем, что число Шмидта равно единице, так что толщина гидродинамического пограничного слоя б равна толщине диффузионного пограничного слоя на любом расстоянии х от передней кромки пластины. Концентрация диффундирующего компонента у поверхности пластины принимается постоянной во всех точках пластины, и предполагается также, что никакого перехода компонента В из пластины в пограничный слой не происходит. [c.499]

Дифференциальное уравнение конвективно-диф4 узионного переноса целевого компонента в пределах относителью тонкого диффузионного пограничного слоя может быть получено из общего уравнения (1.20) путем оценок величин отдельных слагаемых. Действительно, дС/дх СЩ дС ду С/Ьц. С/ д С1ду С где Ь — размер обтекаемой поверхности в направлении, продольном потоку, бд — толщина диффузионного пограничного слоя (рис. 1.4). Поскольку бд <С 1, то внутри диффузионного пограничного слоя кривизна концентрационного профиля в направлении движения потока (.к) оказывается пренебрежимо малой по сравнению с кривизной профиля концентрации компонента поперек пограничного слоя д" С/дх <С д С/ду ) и, следовательно, для стационарного плоского диффузионного пограничного слоя вместо общего уравнения (1.15) справедлива более простое дифференциальное уравнение [c.27]

Пусть г = 5д - 5д — толщина слоя, через который диффундирует активный компонент А абсорбента сд — его концентрация — коэффициент диффузии компонента А в жидкостной пленке. Тогда удельные (отнесенные к 1 л<2 межфазной поверхности) потоки этих веществ можно выразить по закону Фика (см. рис. 11.24) в интегральной форме, постулируя линейное изменение концентраций в модельных пограничных пленках, имеем [c.948]

Из сравнения этих зависимостей с выражениями (Vni-159) и (Vni-160) следует, что k = D bIz — коэффициент массоотдачи в единицах концентрации = Олв/С- Ггс) — коэффициент массоотдачи в единицах давления С, р — концентрация и парциальное давление компонента в ядре потока Си pi — концентрация и парциальное давление компонента у межфазной поверхности 2с — эффективная толщина пограничного слоя. [c.246]

К), характерных для существующих пылеугольных топок. Окись углерода в этом случае выносится из приведенной пленки и сгорает в газовом потоке. Расчеты показывают, что горение СО в пределах приведенной пленки можно не учитывать при 5е 0,4. Такую схему горения будем называть схемой с негорящим пограничным слоем. В этом случае расчетные формулы резко упрощаются. Потоки компонент сохраняются неизменными по всей толщине пограничного слоя (Сд = С ). Распределение концентраций реагентов в приведенной пленке (предполагается изотермичный слой и отсутствие молярного переноса) для плоской задачи линейное (рис. 7-10). [c.161]

Первоначально Ф.-х. г. изучала тепло- и массоперенос при конвективном движении среды, сопровождающий прохождение электрич. тока в р-рах электролитов, абсорбцию и экстракцию при движении капель, пузырьков газа, твердых частиц и тонких жнпких пленок исследовалось также влияние ПАВ на волновое движение и массоперенос на пов-сти жидкости и т. п. В подобных системах вблизи межфазной фаницы образуется гвдродинамич. пофаничный слой Зд, скорость течения внутри к-рого постепенно меняется от скорости движения одной фазы (И)) до скорости движения др. фазы ( з). Толщина слоя 5о и картина течения внутри него помимо скоростей и, и 2 зависят от вязкости и плотности движущихся фаз, типа течения и др. характеристик контактирующих сред. Напр., вблизи неподвижной твердой стенки, обтекаемой потоком жидкости, внутри пофаничного слоя скорость жидкости постепенно нарастает от нуля у твердой стенки до скорости потока и. Если в жидкости содержится к.-л. активный компонент А, участвующий в гетерогенных превращениях или адсорбирующийся на твердой стенке, концентрация этого компонента меняется от значения на стенке до в потоке, что создает внутри жидкости диффузионный пограничный слой (толщина 5 ). Перенос компонента А в диффузионном слое 5, вблизи межфазной фаницы осуществляется пзтем конвективной диффузии в поле постепенно ускоряющейся жидкости. Расчет скорости массообмена в описанных условиях составляет одну из типичных задач Ф.-х. г. [c.89]

Причину ускорения массопередачи химическими реакциями легко объяснить с помощью теории диффузионного пограничного слоя.-Предположим, что массопередача происходит между двумя хорошо перемешаннылга фазами. Тогда основное изменение концентрации переносимого компонента будет происходить в тонкой области, прилегающей непосредственно к границе раздела фаз. или, как говорят, в диффузионных слоях. Именно в них сосредоточено основ- ное сопротивление массопередаче, и толщина этих слоев определяет i скорость экстракции. [c.382]

В соответствии с граничными условиями (2.7) и (2.8) [5, 6, 34—36] хемосорбент и продукты реакции являются нелетучими, а концентраций компонентов реакции в основной массе жидкости постоянны. Последнее оправдано для малого времени контакта фаз, характерного для промышленных процессов массо-обмена. На этом же основании принята постоянной концентрация абсорбируемого компонента в газе и, соответственно, величина Ар. Анализ для стекающей пленки жидкости показал [37], что учет распределения скорости Wx(y) и конечной толщины пленки /г ж(у = Ь ж, дВ1ду = 0) необходим лишь при малых /г/ж и больших X. Так, расчет для конкретных условий [гц=10 м /(кмоль-с), Вж=1 кмоль/м , Z)A = 2 10 м /с] показал, что влияние толщины пленки проявляется лишь при /г ж<0,025 мм, т. е. при значениях /г ж, которые более чем на порядок меньше обычно используемых толщин пленок (см. табл. 1.1). Обычно, процесс хемосорбции одинаково точно описывается как при помощи модели кратковременного контакта фаз, так и на основе численного решения, учитывающего прорастание диффузионного пограничного слоя лишь при очень больших фф использование второго подхода становится необходимым. [c.20]

Анализ решения позволяет сделать следующий вывод предположение о постоянстве концентрации передаваемого компонента в жидкости можно считать достаточно справедливым (точность расчета диффузионного потока — 10%) в области lg = ( Мо)< — 1, если величина г удовлетворяет неравенству lgz>l. В этом случае пограничный слой не прорастает на толщину пленки. Если одновременно выполняются неравенства 1, X = lg (еМо)<—1, то допущение Лр = сопз1 выполняется для произвольного времени контакта фаз. Причем в области [c.44]

Баррер открывает дискуссию сообщением о некоторых исследовательских работах, выполненных в ОКЕКА. В этих работах исследовались следующие три зоны, играющие важную роль в процессе стабилизации пламени 1) зона пограничного слоя вблизи стабилизатора 2) зона рециркуляции и смещения 3) зона турбулентного пламени. Исследовательская группа Баррера изучала роль зоны пограничного слоя с помощью установки с вращающимся цилиндрическим стабилизатором, который видоизменял примыкающий к стабилизатору пограничный слой путем изменения скорости вращения. Однако с помощью такого специального приспособления не удалось изучить характеристики стабилизации при больших скоростях. Поэтому усилия были направлены на изучение второй важной зоны — зоны рециркуляции и смешения — спектроскопическим методом (аналогичным методу Зоммерфилда), который дает возможность определять локальные отношения смешивающихся компонентов в следе тел плохообтекаемой формы путем сравнения интенсивности излучения полос СН н Са. В опытах изучались простые дисковые и конические стабилизаторы. Производились аналогичные измерения для стабилизаторов обоих типов. Таким путем четко определяли толщину следа и длину зоны рециркуляции. Распределение относительной интенсивности, определяемой концентрацией топлива в смеси, оказалось следующим сильные изменения вблизи стабилизатора между зоной рециркуляции и пламенем, которые уменьшаются с увеличением расстояния от стабилизатора. С обогащением смеси эти изменения также уменьшаются. [c.386]

Таким образом, при больших числах Пекле та часть псевдоожиженного слоя, которая расположена вне области замкнутой циркуляции газа, разбивается на две области. Одна из них представляет собой область постоянной концентрации целевого компонента, которая расположена вдали от поверхности области замкнутой циркуляции газа. Другая расположена вблизи от этой поверхности и представляет собой область быстрого изменения концентрации целевого компонента. Эту последнюю область обычно называют диффузионным пограничным слоем. Если оценить толщицу диффузионного пограничного слоя по аналогии с тем, как производятся подобные оценки в [122], то оказывается, что толщина диффузионного пограничного слоя много меньше, чем радиус области замкнутой циркуляции газа, связанной с пузырем. [c.188]

Процессы разделения компонентов из-за адсорбции растянуты во времени и ограничены жизнеспособностью композиции. Если в пограничном слое меняется концентрация отвердителя, то степень структурирования в этом слое и в середине полимерной прослойки будет различаться. В качестве примера неравномерного распределения частиц в полимерной композиции по толщине клеевого шва можно привести данные об эпоксиднокаучуковых и эпоксидно-полиуретановых композициях (рис. 4.9). Для состава ЭД-20 — полиуретан и ЭД-20 — низкомолекулярный каучук типа СКН у поверхности с металлом формируется фазовая структура с более мелкими, чем в центре, частицами, что приводит к уменьшению объемного содержания дисперсной фазы в зоне адгезионного контакта. Однако для второй композиции на границе с металлом вплоть до расстояния 10 мкм от поверхности субстрата каучуковая фаза совсем отсутствует. Эффект поверхности проявляется для состава с полиуретаном на расстоянии 20 мкм, а с каучуком СКН — до 40 мкм. В то же время для композиции ЭД-20 — латекс ЭД-3 (на основе эпокси- [c.98]

Тдиф 8 / ), где 8 — толщина диффузионного пограничного слоя), а Тр — характерное время протекания химической реакции. Отношение Тд ф/Тр называется числом Дамкеллера. Оно используется при анализе потоков химически реагирующей смеси газов. Если число Дамкеллера много больще единицы, поток будет химически равновесным если же оно очень мало, поток считается замороженным . Для последнего случая в уравнении диффузии X = 0. В общем случае концентрации компонентов должны рассчитываться как с учетом диффузии, так и с учетом кинетики химических реакций. [c.405]

Первая теория такого рода, высказанная Моттом [25], допускала, что при некоторой начальной толщине окисла на алюминии (порядка 10 А) перемещение компонентов (А1, О) сквозь стехиометрически насыщенный окисел (А12О3) происходит по обычным схемам диффузии (Шоттки или Френкеля), обусловленной разницей концентраций ионов металла в направлении от границы металл — окись к границе окись — газ. При этом, ввиду больших размеров ионов кислорода, перемещением их пренебрегали. Скорость перемещения ионов металла предполагали достаточно большой по сравнению со скс к,стью перехода электронов от металла к поверхностному слою кислорода. Этот последний процесс — необходимое следствие движения ионов металла, в противном случае не выполнялось бы условие электронейтральности системы металл—окись — газ. Затруднение перехода электронов, обусловленное высоким энергетическим уровнем электронов проводимости изолятора — окиси алюминия (А12О3), является основным определяющим элементом первой теории Мотта. По мнению этого автора, растворение ионов металла в пограничном с металлом слое окиси, а также перемещение ионов через окись относительно мало затрудняются соответствующими энергетическими барьерами. Напротив, работа выхода электрона в окись настолько велика (еср > 1), что при комнатной температуре процесс оказывается невозможным. Только переход электрона из металла к адсорбированному на поверхности окисла кислороду путем квантовомеханического туннель-эффекта обеспечивает необходимое движение электронов. Ток, вызванный перемещением электронов благодаря этому эффекту, зависит от толщины у растущего поверхностного слоя окисла следующим образом [c.185]

Аннотация Предложен молекулярно-кинетический механизм возникновения диффузного градиента концентрации в нерастворяющем слое водного раствора на границе с поверхностью твердого тела. Сущность его заключается в том, что молекулы растворенного вещества, подходя к стенке на расстояние меньшее длины их активированного скачка, стремятся активно удалиться от нее, т.к. при этом изменяется соотношение длины скачка в направлении к стенке и от нее. При этом молекулы воды испытывают такую же силу, отталкивающую их от стенки, однако, в отличие от них ведут себя как пассивная среда, которая первой стремится заполнить пространство, образовавшееся после удаления молекул растворенного вещества. Это названо эффектом отталкивания молекул от стенки. На границе лиофильной поверхности твердого тела с водным раствором существует тонкий слой жидкости толщиной в несколько молекулярных размеров, где наблюдается диффузное распределение растворенных в воде компонентов, а именно уменьшение их концентрации по направлению к этой поверхности нередко называемое отрицательной адсорбцией. Этот факт был известен еще в начале века для коллоидных систем. В дальнейшем на его основании А.В.Думанским (1937) были развиты представления о диффузном перастворяющем пограпичпом слое жидкости — лиосфере около коллоидных частичек. Б.В.Дерягиным (1986) на этой же основе развита теория о слое связанной жидкости и расклинивающем давлении тонких пограничных пленок около твердых поверхностей. [c.239]