Скорость термодиффузии

Например, для скорости термодиффузии опытные данные удовлетворительно согласуются с кинетическим уравнением [c.251]

В этих уравнениях х, г — осевая и радиальная координаты R — координата стенки канала и и v — осевая и радиальная составляющие скорости газового потока. Начало координат находится на оси симметрии канала во входном сечении. Для плоского канала а = 0, г соответствует расстоянию от плоскости симметрии канала по нормали к ней для трубы а=1, г соответствует радиусу. Условие изотермичности течения позволило в данной задаче не рассматривать уравнение энергии. В уравнении диффузии (4.4) исключены члены, соответствующие баро-и термодиффузии величина ш характеризует массовую долю компонента смеси. [c.122]

При предельно точном расчете скорости массо- и теплопередачи следует учитывать такие явления, как термодиффузия и диффузионная теплопроводность, возникающие при наложении и взаимном влиянии процессов переноса вещества и тепла, а также изменение физических свойств реагирующей смеси под влиянием химических [c.105]

Действие мощного внутреннего источника тепла приводит к тому, что скорость испарения во много раз превышает скорость переноса пара внутри тела. В результате этого возникает градиент общего давления, являющийся основной движущей силой переноса пара внутри тела. Поскольку температура внутренних слоев больше наружных, поток влаги вследствие термодиффузии направлен к поверхности тела, в отличие от других способов сушки, когда нагрев осуществляется через поверхность. Распределение же влагосодержа-ния имеет обратный характер (в поверхностных слоях больше, чем во внутренних) и создает аномальный (обратный) диффузионный поток влаги, вызванный градиентом концентрации. [c.166]

Первое слагаемое в (1.173) и (1.174) (сумма в квадратной скобке) выражает закон Фика в полном потоке переноса массы, второе слагаемое — эффект термодиффузии, третье слагаемое характеризует закон Стефана. Обозначим через е отношение скорости вдува в частицу к скорости набегающего потока (Vt—Vi), т. е. [c.65]

В результате процесса термодиффузии концентрация примеси в одном из сосудов будет возрастать, что приводит к возникновению концентрационного градиента вдоль соединительной трубки. Последний вызывает обычную концентрационную диффузию, которая стремится выровнять состав смеси во всем объеме системы, вследствие чего примесь переносится по соединительной трубке в обратном направлении. Скорость этой концентрационной диффузии будет тем выше, чем больше разница в концентрациях примеси в сосудах / и. 2, и в соответствии с законом Фика может быть выражена соотношением [c.161]

Вообще говоря, для определения коэффициента разделения, а следовательно, и постоянной термодиффузии методом двух сосудов достаточно знать концентрацию примеси лишь в одном из сосудов при установлении в системе равновесия, если известно содержание примеси Хо в исходной смеси газов. Это нетрудно показать исходя из условий равенства скоростей массообмена в рассматриваемом процессе термодиффузии, согласно которому количество молей примеси, переносимых в один из сосудов, равно количеству молей основного вещества, переносимого в другой сосуд суммарное количество молей газа N1 в сосуде / и Л 2 в сосуде 2 при этом будет постоянным. Тогда, пренебрегая количеством газа в соединительной трубке по сравнению с количеством газа в сосудах / и 2, можно записать, что [c.167]

Вдоль стенок возникают конвекционные токи, а между стенками—термодиффузия в результате диффузии и конвекции внизу концентрируется более тяжелый компонент, вверху—более легкий. При соизмеримых скоростях конвекции и диффузии коэффициент [c.253]

Соотношение (2.44) справедливо, если в процессе опыта достигается насыщение газового объема паром исследуемого вещества, т. е. при малых линейных скоростях тока газа-носителя. Однако в этом случае из-за термодиффузии и конвекционных потоков возможно расхождение между фактическим и измеряемым количествами перешедшего в газовый объем вещества. Чтоб >1 получить равновесные значения давления пара, часто прибегают к методу экстраполяций на нулевую скорость. Поскольку характер зависимости давления пара от скорости газа-носителя не всегда отчетлив, этот прием нельзя считать достаточно надежным, [c.50]

Использование для разделения изотопов таких физических свойств, как разность плотностей в газообразном состоянии и различные скорости диффузии, или различие в температурах кипения в жидком состоянии позволило разработать методы разделения изотопов из смеси (диффузия в потоке пара или через пористые перегородки, термодиффузия, фракционная перегонка н др.). Эти методы трудоемки, так как необходимо многократно (ступенчато) проводить разделение, поскольку коэффициенты разделения крайне низки. [c.40]

Наличие газов с различной молекулярной массой (Н2, СО2, Н2О, СН4) приводит к заметному влиянию термодиффузии и диффузионной теплопроводности на скорость превращения. Объем реакционной смеси увеличивается примерно в 1,5 раза, вследствие чего от поверхности появляется дополнительный поток. Однако образующийся водород быстрее других компонентов диффундирует от поверхности катализатора, тем самым уменьшается гидродинамический поток от поверхности. Поэтому вклад стефановского потока составляет менее 10%. [c.94]

Во избежание химического взаимодействия металла спирали с компонентами газа разделительные колонки чаще выполняют из двух трубок, внутренняя из которых является нагревателем, а внешняя охладителем. При небольших скоростях и толщине зазора не более 5 мм в кольцевом канале удается обеспечить ламинарный режим и тем самым устранить сглаживающий эффект термодиффузии турбулентный перенос. [c.149]

Скорость горения определяется не только скоростью собственно химических реакций, но и конценфацией О, в зоне реагирования. Доставка О, к поверхности частицы осуществляется за счет турбулентной (молярной) и молекулярной диффузии. Движущей силой молекулярной диффузии является перепад концентраций и температур (термодиффузия). Молярная диффузия происходит под действием конвекции, обусловленной движением газа. [c.40]

Изменение направления температурного перепада на обратное (температура зоны растворения меньше, чем зоны роста) достигалось размещением одного слоя металлической шихты в центральной части реакционного объема. Как и следовало ожидать, в условиях пониженного пересыщения (см. рис. 134) скорость нароста на затравки заметно снижается. Так, при величине обратного температурного перепада (в слое металла толщиной 4 10 3 м, размере затравки около 10 м и максимальной температуре в центре реакционного объема 1470 К), не превышающего 30 К, скорость роста кристалла (см. рис. 135) имела величину 3-10 м/с. Кроме того, при этом наблюдается увеличение длительности предварительного растворения затравки, что обусловлено, вероятно, снижением интенсивности потока углерода к ним за счет противоположно направленной (по отношению к концентрационной) термодиффузии, лимитирующей в данном случае процесс переноса углерода. Образование монокристального графита в объеме металлического слоя происходило в основном по его периферии в области повышенных градиентов температуры. Качество наросшего на затравках слоя вполне сопоставимо с качеством исходных затравочных кристаллов, но ухудшается с увеличением его толщины и длительности цикла, что связано со многими факторами и, в частности, с появлением в реакционной зоне монокристаллического графита. Существенным недостатком рассмотренных вариантов загрузки реакционного объема является низкая воспроизводимость опытов по наращиванию алмаза на затравку. Это обусловлено прежде всего сложным характером теплового поля, в частности, наличием как осевого, так и радиального градиента температуры, а также сравни-384 [c.384]

Анализируя полученные результаты, можно заключить, что применение вместо обычного графита в качестве источника углерода указанных материалов приводит к такому снижению скорости его растворения, что именно кинетика этого процесса, а не термодиффузия становится лимитирующим звеном массопереноса в зоне реакционного объема с повышенным градиентом температуры. Следствием этого является сравнительно низкая интенсивность потока углерода, который не обеспечивает рост затравок в условиях, отвечающих области устойчивости графита, по описанному выше механизму. Проявляющаяся тенденция к увеличению скорости роста затравок, находящихся в стабильных (или метастабильных) для алмаза р-Г-условиях, с возрастанием величины температурного перепада между зонами растворения п роста (см. рис. 138, кривые 2, 3), очевидно, может рассматриваться как доказательство того, что процесс переноса углерода в этой части реакционного объема контролируется концентрационной диффузией. [c.389]

По мнению Ю. Д. Третьякова, определенного положительного эффекта следует ожидать и для материалов, не имеющих фазовых превращений, если охлаждение в процессе термоциклирования производится с достаточно высокой скоростью (>50°С/мин). При этом в решетке создаются напряжения, снятие которых при вторичном нагревании должно интенсифицировать твердофазовый процесс. Следует помнить, однако, что для силикатных и оксидных материалов, характеризующихся низкой термодиффузией, возможности использования термоциклической обработки ограничены. В металловедении подобный вид термообработки используется с большим успехом. [c.322]

Для выяснения физического механизма термодиффузии воспользуемся простейшей моделью. Рассмотрим диффузию легких частиц, не взаимодействуюш их между собой, в среде частиц столь тяжелых, что легкие рассеиваются на них, изменяя только направление, но не величину скорости. Это значит, что легкие частицы с разными тепловыми скоростями диффундируют независимо друг от друга. Лоренц пользовался такой моделью в кинетической теории, и она получила название лоренцов газ . Мы применим к той же модели еш е более простой метод рассмотрения. [c.180]

Эта формула выражает закон термодиффузии в бинарной смеси в форме Максвелла — Стефана. Чтобы получить закон термодиффузии в форме Фика, нужно перейти к системе отсчета, в которой общая объемная скорость равна нулю [c.213]

Для газов эти величины всегда одного порядка если же компоненты смеси мало отличаются по молекулярному весу, то все коэффициенты диффузии с достаточной точностью можно считать равными коэффициенту температуропроводности смеси. Пусть предэкспоненциальный множитель z скорости реакции произвольным образом зависит от концентраций реагирующих веществ Тогда вместе с уравнением теплопроводности (VI,12) мы должны рассматривать систему уравнений диффузии для каждого из веществ, от которых зависит скорость реакции. Для точного решения задачи следовало бы воспользоваться общей системой уравнений многокомпонентной неизотермической диффузии, рассмотренной нами в главе ТУ. Однако если компоненты смеси мало отличаются по молекулярным весам, то термодиффузия несущественна и коэффициенты диффузии близки, т. е., согласно формуле (IV, 69), обеспечивается применимость приближения независимой диффузии. В этих условиях уравнение диффузии для каждого из реагирующих веществ может быть записано как [c.287]

В стационарном состоянии количество тепла, выделяемое на поверхности реакцией, должно быть равно количеству тепла, отводимому теплоотдачей. Проведем сначала расчет, пренебрегая термодиффузией и стефановским потоком. Тогда скорость реакции в диффузионной области может быть представлена формулой [c.403]

Известные из термодинамики необратимых процессов [ 1 соотношения взаимности Онзагера устанавливают, что точно так же, как наличие градиентов температуры вызывает появление диффузионных скоростей (термодиффузия), наличие градиентов концентрации приводит к возникновению потока тепла. Этот взаимный процесс, известный как эффект Дюфура, вносит дополнительный вклад в величину д. Обычно градиенты концентрации [c.572]

Уравнения (3.10) и (3.11) написаны для одного компонента и единственной реакции в предположении равнодоступности всей поверхности. Для сложных смесей могут оказаться существенными процессы переноса тепла и вещества стефановским потоком, термодиффузией, диффузионной теплопроводностью. Неравнодо-стунность наружной поверхности зерен катализатора в неподвижном слое связана с тем, что основной поток газа проходит в виде струй, омывая часть наружной поверхности зерен катализатора. Вблизи точек контакта зерен образуются карманы>>, непроточные области, вихревые зоны. Тепло- и Д1ассообмен между поверхностью и потоком в проточной части и в непроточной области, вообще говоря, различен. Но при скоростях потока порядка 0,5 нм /с можно считать поверхность зерна равнодоступной, характеризуемой одним коэффициентом обмена. [c.156]

Для интенси( икации процессов переноса к наружной поверхности гранул катализатора очистку проводят при максямалырс значениях критерия Ке (исходя из допустимого перепада давления в аппарате). Это позволяет осуществлять процесс в условиях, близких к рвжии у идеального вытеснения. Дело в том, что при по вдке реакций,равном единице, значение критерия Ре (для верхней полки реактора) превышает 100 /1/, а высота слоя - 300 мм [ ]. Высокие массовые скорости потока способствуют равномерному распределению газовой смеси по сечению аппарата, снижают каналообразование и возможное влияние стеночного эффекта, сводят к нулю влияние термодиффузии на скорость процесса. [c.74]

Термодиффузия. При изменении температуры газовой смеси и поддержании ее на достигнутом уровне происходит определенное расслаивание компонентов смеси. При этом молекулы более тяжелого газа диффундируют в направлении более низкой температуры до достижения равновесного состояния. Это явление называют термодиффузией. Оно было предсказано на основе положений кинетической теории газов. При одной и той же температуре молекулы обоих компонентов газовой смеси обладают одинаковой средней кинетической энергией [уравнение (7.1.13)], но различным количеством движения ти = ЗкТт, большим у тяжелых молекул. Поэтому более тяжелые молекулы дольше сохраняют направление и скорость движения, перемещаясь преимущественно в направлении снижения температуры, несмотря на постоянные упругие соударения молекул. Это связано с увеличением разности количеств движения молекул тяжелых и легких газов с ростом, температуры. Явление термодиффузии наблюдается и в жидкостях (эффект Людвига — Соре). Термодиффузия возникает и в случае изомерных соединений, на основании чего можно сделать вывод о зависимости ее не только от величины, но и от формы молекул. [c.334]

В предлагаемой книге авторы предприняли попытку изложить полученные к настоящему времени на основании ряда упрощающих предположений результаты теоретического исследования массотеплообмена движущихся реагирующих частиц со средой. Предполагается, что изменением плотности при химических превращениях (выражающимся, в частности, в появлении потоков Стефана) можно пренебречь. Баро- и термодиффузия, а также перенос тепла излучением считаются пренебрежимо малыми. Предполагается также, что плотность и вязкость среды не зависят от концентрации и температуры и, следовательно, раснределения концентрации и температуры не оказывают влияния на обтекание частицы. Это приводит к возможности независимого анализа гидродинамической задачи о вязком обтекании и диффузионно-тепловой задачи о полях концентрации и температуры. Необходимая для решения диффузионно-тепловой задачи информация о поле скоростей считается известной. Коэффициенты диффузии и температуропроводности считаются не зависящими от концентрации и температуры. В некоторых разделах книги наряду с поверхностными превращениями рассматриваются также реакции, протекающие в объеме. [c.10]

Эти явления физически подобны, и они именуются как явления переноса. Обычная диффузия (или эффект.Дюфура) — это. перенос массы из одной области в другую вследствие наличия градиента концентрации. При возникновении градиента температуры может возникнуть термодиффузия (или эффект Соре), благодаря которому произойдет также перенос массы из одной области в другую. Вязкость — это перенос импульса через газ вследствие наличия градиента скорости. Теплопроводность — это перенос тепла в результате наличия градиента температуры в жидкости или газе. [c.115]

Возможность одновременного проявления различных эффектов (х, Хе1, Хег) в широкопористых телах объясняет получаемые экспериментально большие различия величины и знака фактически измеряемого эффекта. Как следует из проведенного рассмотрения, эти различия могут быть связаны с разной величиной поверхностного потрнциала фо и разными значениями и/1. Кроме того, возможно проявление эффекта термодиффузии ионов. Этот зффект, как показывают расчеты [104], может при х/1 > 0,1 (и при достаточно высоком потенциале фд) превосходить другие термо-электроосмотические составляющие. При этом знак функции Q (х/г) в уравнении (Х.110) зависит от знака разности ( — ) и знака потенциала поверхности фо- Все это показывает, что надежные измерения скорости истинного термоосмоса, связанного с особой структурой граничных слоев, возможны только в тонкопористых телах при условии х/1 0,1, что для воды отвечает размерам пор 2/1 500 А. [c.336]

Значительно меньше, чем термоосмос, изучено явление термофореза в жидкостях в связи с трудностью корректного учета тепловой конвекции и броунирования (в случае малых частиц). Мак Наб и Майсен [ИЗ] измерили скорость термофореза сферических частиц латекса диаметром около 1 мкм в воде и гексане. В разбавленной суспензии, заполнявшей плоскую (шириной 0,3 см) горизонтальную щель, создавался вертикальный градиент температуры, причем нижняя часть суспензии была более холодной, что уменьшало конвекцию. Скорость термофореза определялась по разности между измеренной скоростью вертикального смещения частиц в поле температуры и стоксовской скоростью оседания. Значения Vi составляли от 3 до 8 мкм/с при изменении VT от 100 до 300 град/см. Термофо-ретическое движение частиц было направлено в холодную сторону, ускоряя их оседание. Больших отличий в значении Для частиц в воде и гексане обнаружено не было. К сожалению, для объяснения полученных зависимостей у, от УУ в работе [ИЗ] использовался аппарат теории термодиффузии частиц в газах (без учета особой структуры граничных слоев жидкости и диффузного электрического слон), неприменимый для жидких сред. [c.337]

Возможно разделение и на основе 1радие1гга температур (термодиффузия). Количество движения молекул Ми больше у тяжелых молекул. С ростом температуры разность значений Ми тяжелых и легких молекул увеличивается. Поэтому тяжелые молекулы, перемещаясь в нащ)авлении более низкой температуры, дольше сохраняют направление и скорость движения. Эта закономерность справедлива и для молекул жидкостей. Методом термодиффузии можно разделить частицы не только разной массой, но и разной формы, поэтому его используют главным образом для разделения изомеров органических соединений и изотопов. [c.262]

V = 5 отвечает частному случаю отсутствия термодиффузии. При этом сечение столкновения обратно пропорционально скорости величина аи не зависит от и и, следовательно, <<зи) не зависит от температуры. Для частиц, отталкивающихся по такому закону, диффузионный поток определяется только градиентом парциального давления. Максвелл в своей классической работе по кинетической теории газов рассмотрел именно такой закон отталкивания, так как он заметил, что при этом формулы упрощаются. Модель газа, в которой частицы отталкиваются обратно пропорционально пятой степени расстояния, называют максвелловым газом. У него сечение столкновения обратно пропорционально скорости. Это единственная модель, в которой термодиффузия отсутствует. Коэффициент обычной диффузии у максвеллова газа должен быть при постоянном давлении пропорционален квадрату температуры. [c.184]