Эффект термодиффузионный

Когда температурный градиент существует в среде, состоящей из смеси двух газов или паров, термодиффузионный эффект приводит к диффузии более тяжелого газа в направлении отрицательного градиента температуры, а легкого — в обратном направлении. Величина коэффициента термической диффузии в этом случае равна бтд = аг СхС- / , где и Сз — концентрации газов в смеси, а а ц — постоянная, значение которой зависит от механизма взаимодействия между молекулами. Эффект термодиффузионного переноса имеет место не только в парогазовых смесях, но и в жидких растворах. [c.47]

Разделение углеводородов на группы й- 20 различной цикличности. Если смесь, помещенную между двумя горизонтальными поверхностями, подвергнуть воздействию температурного градиента, направленного по вертикали, то будет происходить перенос тепла (теплопередача) и массы (массопередача). В большинстве случаев перенос массы происходит по-разному для различных компонентов смеси. В результате этого создается градиент концентрации по вертикали, который в свою очередь способствует переносу массы, т. е. нормальной концентрационной диффузии. Максимальная разность между концентрациями вблизи горячей и холодной поверхностей характеризует термодиффузионный эффект. [c.391]

Разделение смеси, достигаемое за счет непосредственного использования однократной термодиффузии, обычно очень мало, и поэтому величины д всегда близки к единице. Этим и объясняется тот факт, что термодиффузионный метод разделения смесей по существу не находил практического применения до тех пор, пока для умножения эффекта разделения не был применен принцип противотока. Суть противоточного варианта термодиффузионного метода, осуществляемого в вертикальных аппаратах — термодиффузионных колоннах, можно пояснить с помощью схемы, представленной на рис. 43. Разделяемая смесь находится между двумя стенками, одна из которых имеет низ- [c.169]

Однако если коэффициент переноса Kd приближенно нетрудно вычислить с помощью соотношения (IV.56), то константу В к можно рассчитать лишь при условии, когда эффектом паразитного перемешивания в термодиффузионной колонне можно пренебречь. Так как это условие практически никогда не выполняется, то константу Вк определяют по экспериментальным данным. Для этого выражение (IV.6I) удобнее записать в виде [c.177]

Существенный защитный эффект для углеродистой стали, контактирующей с морской водой, достигается за счет термодиффузионного покрытия труб цинком. На рис. 2.1 приведена зависимость скорости коррозии СтЮ и этой стали с термодиффузионным цинковым покрытием в пресной и морской воде от температуры [4]. При толщине железоцинкового слоя 100 мкм потери от коррозии снижаются в 2—12 раз, однако присутствие в коррозионной среде меди в количестве 0,1—0,5 мг/л приводит к быстрому разрушению защитного покрытия. [c.27]

Эффективность метода термодиффузии усиливается идущей обычно параллельно диффузии тепловой конвекцией. В этом случае принцип термодиффузионного метода выглядит следующим образом. Пусть разделяемая смесь помещена между горячей и холодной стенками сосуда. Понятия горячий и холодный здесь, разумеется, относительны. Вследствие эффекта термодиффузии легкий компонент концентрируется около горячей стенки, а тяжелый — у холодной. Кроме того, в сосуде возникают конвекционные потоки, вызванные разностью плотностей холодного и горячего газа (жидкости). В результате этого около горячей стенки возникает направленное движение массы газа (жидкости) вверх, а около холодной — вниз. Вот почему легкий компонент будет концентрироваться вверху сосуда, а тяжелый — внизу. Предельное разделение соответствует стационарному состоянию, когда количества легкого компонента вверху трубки и тяжелого внизу ее не будут более изменяться в результате процессов термодиффузии и конвекции. Однако при достижении стационарного равновесия должно происходить немедленное отделение обогащенных слоев, так как в смеси происходит также обычная концентрационная диффузия, направленная на выравнивание концентраций.разделяемых компонентов, причем эта диффузия идет тем быстрее, чем больше разность в концентрации газа (жидкости) в верхней и,нижней областях трубки. [c.42]

В результате неравномерного нагревания среды под влиянием градиента т-ры происходит перенос компонентов газовых или жидких смесей-терм о диффузия (в р-рах-эффект Соре). Если между отдельными частями системы поддерживается постоянная разность т-р, то вследствие термодиффузии в объеме смеси появляются градиенты концентрации компонентов, что инициирует обычную Д. Последняя в стационарном состоянии (при отсутствии потока в-ва) уравновешивает термодиффузию, и в системе возникает разность концентраций компонентов. Это влияние лежит в основе одного из методов разделения изотопов, а также термодиффузионного разделения нефтяных фракций. [c.102]

Как показывают многочисленные экспериментальные и расчетные данные, значения а весьма незначительно отличаются от единицы, тяк что термодиффузионный эффект однократного акта разделения очень мал и применение его в практических целях требует многократного умножения данного эффекта. [c.411]

Если температурный градиент существует в смеси газов, то термодиффузионный эффект приводит к тому, что более тяжелый газ будет двигаться по направлению потока тепла, а легкий — в обратном направлении. Коэффициент термодиффузии в этом случае [c.36]

Процесс молекулярного переноса массы, вызванный неоднородностью температуры внутри смеси, называется термической диффузией. В результате термической диффузии система приходит в равновесное состояние, при этом эффекты разделения и перемешивания взаимно уравновешиваются. Эффект разделения вызывается разностью температур, эффект перемешивания — возникшей при этом разностью концентраций. Эффект термической диффузии оценивается величиной разделения АА, или термодиффузионным отношением Кт, которые связаны между собой следующим образом [c.498]

Однако, если реакция протекает с изменением объема и компоненты реакционной смеси имеют различные коэффициенты диффу -зии, то появляется дополнительный стефановский поток. Большой перепад температур между поверхностью и потоком может также привести к появлению термодиффузионных потоков. Математически такая сложная система с учетом указанных эффектов описывается системой обыкновенных дифференциальных уравнений с параметрами в правой части (интегрирование по толщине приведенной пограничной пленки). Параметрами являются значения концентраций и температуры на поверхности зерна катализатора [и] [c.114]

Кинетическая теория газов позволяет объяснить термодиффузионные явления в них как с качественной, так и с количественной стороны. Ячеечная модель строения жидкостей дает возможность только качественного анализа явления. Несмотря на это, в последнем случае удается получить несколько более ясную картину влияния основных факторов на термодиффузионные эффекты. [c.621]

Заметим, что решение уравнений Больцмана для газовой смеси при наличии градиента температуры объясняет явление термодиффузии, заключающееся в том, что градиент температуры создает в газовой смеси градиент концентрации, благодаря чему можно вычислить коэффициент термодиффузии. Термодиффузионный эффект зависит от характера межмолекулярных сил. У максвелловского газа, состоящего из частиц, которые отталкиваются друг от друга с силой, обратно пропорциональной пятой степени расстояния, термодиффузионный эффект отсутствует. [c.39]

Это явление, известное еще в середине прошлого века, получило практическое применение только недавно, причем сначала для разделения изотопов различных элементов, а впоследствии и смесей разнообразных веществ, в частности нефтепродуктов [77—81]. В результате термической диффузии однородность смеси нарушается, так как один компонент (обычно более высокого молекулярного веса) концентрируется у холодной стенки, а другой — у горячей. Этот процесс сопровождается противоположно направленной молекулярной диффузией, стремящейся восстановить первоначальное состояние смеси. Суммарный эффект выражается термодиффузионной постоянной. Вдоль нагреваемой и охлаждаемой стенок возникают противоположно направленные конвекционные токи жидкости у горячей — вверх, у холодной — вниз. Поскольку оба потока несут одинаковое количество жидкости, происходит постепенное обогащение нисходящего потока более высокомолекулярным компонентом, а восходящего потока — низкомолекулярным. [c.218]

В заключение подчеркнём две характерные особенности процесса разделения изотопов, проявившиеся при разряде в газовых смесях. Эксперименты показали, что существенно разделяются только изотопы компонента с меньшим потенциалом ионизации, а величина разделительного эффекта определяется отношением парциальных давлений этого компонента. Хотя опыты со смесью Ne-Xe при повышенных начальных давлениях были стимулированы особенностями термодиффузионного разделения изотопов [12], можно отметить, что показанное на рис. 7.4.8 возрастание хе также коррелирует с возрастанием (Рь/Р0)хе- [c.344]

Для расчёта преобразования радиального термодиффузионного разделительного эффекта в продольный можно воспользоваться уравнением переноса в обычной колонне [27]. Выражение для коэффициента обогащения бинарной смеси в этом случае принимает вид [c.350]

Суммарный эффект может быть выражен с помощью термодиффузионной постоянной [c.611]

Неравновеспость п роцессов в нефтяном пласте при течении двухкомпонептной (бинарной) жидкости объясняется главным образом следствием проявления гравитационного или термодиффузионного эффекта [51]. Но доминирующая роль при этом принадлежит внешним параметрам Тир, за счет которых и возникают эти эффекты. [c.108]

Термодиффузионный эффект настолько мал, что для достижения эффективных результатов при разделении необходимо использовать принцип мультипликации . Для этой цели Клузиус и Дикел [8] разработали устройство, принцип действия которого основан на сочетании термодиффузии и принципа противоточного конвекционного потока. Ш 1дкая смесь помещается в очень узкую щель (около 0,3 мм) между двумя вертикальными стенками, обычно цилиндрической формы, которые поддерживаются при различных температурах. Разность плотностей жидкости ва горячей и на холодной стенках вызывает движение смеси вверх на горячей и вниз на холодной стенке. Как и в других процессах фракционировки, основанных на принципе противотока, например дистилляция, одновременность установления равновесия (или стационарного состояния) перпендикулярно к направлению массопередачи и противотоку массопередачи повышает эффективность разделения. Процесс разделения начинается на обоих концах колонки и перемещается к ео середине. [c.392]

Колонны с нагреваемой проволокой. Принципиальная схема конструкции одной из таких колонн приведена на рис. 44. Колонна представляет собой закрытую с обоих концов вертикальную трубку 1 (обычно стеклянную), окруженную холодильником, по которому циркулирует хладоагент (водопроводная вода). Охлаждаемая поверхность трубки служит холодной стенкой. По оси трубки проходит проволока 2, нагреваемая электрическим током, которая играет роль горячей стенки проволока натягивается с помощью спирали 5, которая компенсирует тепловое расширение проволоки. Горячий газ, окружающий проволоку, поднимается в верх трубки, вдоль стенки трубки движется вниз холодный поток газа. Вследствие этого в трубке имеет место противоток. с образованием потоков на концах 4 и 6. Под влиянием разности температур легкие молекулы из холодного потока диффундируют в горячий поток, а тяжелые молекулы — в обратном направлении. Следовательно, между потоками происходит массообмен, в результате чего процесс разделения становится многоступенчатым однократный эффект разделения умножается подобно тому, как это имеет место в других противоточных процессах. Краны 7 и 5 служат для ввода разделяемой смеси и для отбора продукта. Диаметр трубки обычно составляет 7—12 мм, а диаметр проволоки — 0,3—0,5 мм. Преимуществом таких колонн является их конструкционная простота. Именно с помощью такого типа колонн в 1938 г. К. Клузиусу и Г. Диккелю впервые удалось применить принцип противотока к термодиффузионному разделению смесей водорода и углекислого газа, гелия и брома, для концентрирования [c.170]

В последнее время в практике глубокой очистки веществ успешно применяют комбинированный способ, получивший название метода термодистилляции. В этом методе термодиффузия осуществляется в сочетании с ректификацией в колонном аппарате типа коаксиальных цилиндров. Процесс разделения в такой термодистилляционной колонне протекает в условиях сосуществования движущихся противотоком жидкости и пара. При этом на пар налагается температурное поле, подобно тому, как это реализуется в рассмотренной выше термодиффузионной колонне для разделения смеси газов. Роль холодной стенки играет поверхность внутренней трубки (цилиндра), температура которой Т путем циркуляции хладоагента поддерживается равной температуре конденсации пара или несколько ниже. В ходе процесса по этой стенке движется в виде тонкой пленки жидкость, образук щаяся в конденсаторе колонны. Температура Т] подбирается таким образом, чтобы на холодной стенке не происходило дополнительной конденсации пара, контактирующего с жидкостью. Горячей стенкой является поверхность внешней трубки, которая обогревается до заданной температуры Гг. В результате общий эффект разделения в колонне будет обусловлен как явлением термодиффузии в паре, так и ректификацией вследствие массообмена между стекающей по холодной стенке жидкостью и поднимающимся в зазоре между трубками потоком пара. [c.181]

В 1942 г. в США был построен завод для термодиффузионного разделения урана, но этот метод оказался менее эффективным, чем метод разделения газовой диффузией и центрифугированием. В настоящее время термодиффузию используют для разделения близких по свойствам смесей углеводородов нефтяных фракций. Практически применяют несколько более сложный вариант — термогравитационные колонны Клузиуса и Диккеля. В этих колоннах усиление эффекта разделения достигается за счет возникновения конвективных потоков в поле тяжести в направлении, перпендикулярном основному термодиффузиониому потоку. В настоящее время явление термодиффузии достаточно подробно изучено теоретически и получило практическое применение. [c.290]

Полярность покрытия в значительной степени зависит от состава среды, и в процессе коррозии в результате поляризации или других факторов может произойти изменение полярности покрытия. Исследование алюминиевых покрытий различной толщины и пористости в жесткой промышленной атмосфере Москвы, отличающейся высоким содержанием сернистых газов, показало, что в пористом покрытии (10-12 мкм) очаги коррозионных поражений концентрируются в местах наличия пор и происходит значительное язвенное разрушение стали. Такой же характер разрушения бьш на образцах с тонким пористым алюминиевым покрытием, испытанных в районе Уфимского нефтеперерабатьшающего завода и Оренбургского ГПЗ, атмосфера которых отличается высоким содержанием Нз 8 и ЗОз Толстые алюминиевые покрытия обнаруживали в этих условиях эффект намного выше, чем у цинковых той же толщины. Об этом свидетельствуют также сравнительные испытания, в промышленных атмосферах предприятий химической и нефтеперерабатьша-ющей промышленности алюминированной стали и цинковых покрытий, полученных различными методами и имеющими толщину слоя 50 мкм (из расплава), 25 мкм (гальваническое с хроматированием), 25 мкм (вакуумное), 100-120 мкм (термодиффузионное), 200-250 мкм (металлизационное). Характеристика промышленных атмосфер и скорость коррозии покрытий, полученных различными методами, приведена в табл.15. [c.59]

Как показали исследования, термодиффузионный эффект достигает максимума при эквимолярных концентрациях 1 1, Представление о влиянии состава смесей на ее термическое разделение дает рис. 5.1,6, Как видно, с обеих сторон от 50%-ной концентрации термоднф-фузионное разделение ослабевает. При этом для смеси Нг—N2 с отношением молекулярных масс 2 28 разделение в 4 раза больше по сравнению со смесью N2—СО2, имеющей отношение масс 14 44. [c.149]

Поскольку ионная температура и скорость вращения уменьшаются по длине разряда, нельзя пренебрегать продольными эффектами. Такие факты, как увеличение концентрации легкого изотопа у анода и падение температуры в дуге от катода к аноду, вызывают предположение, что за наблюдаемое разделение изотопов частично ответственны термодиффузионные эффекты. Было найдено, что термоднффузионная постоянная vth = ln а/1п(7 А/7 с) порядка 0,1 (Та,с—ионная температура вблизи анода и катода). [c.293]

Таким образом, в процессе ректификаци налагающийся (термодиффузионный) эффект значительно слабее основного (диффузионного). В этом случае уравнения, характеризующие по- [c.74]

Следует отметить, что пренебречь в данном случае термодиф- фузионным эффектом можно лишь потому, что его удельная движущая сила мала по сравнению с удельной движущей силой диффузионного эффекта. Обычно считают, что малое влияние термодиффузионного эффекта связано с отсутствием заметного градиента температуры. Такое объяснение, правомерное для процессов массопередачи, протекающих в изотермических или близким к ним условиях, находится в противоречии с сущностью процесса ректификации, предполагающего при Р = onst непременное наличие градиента температуры. Эта особенность процесса ректификации хорошо иллюстрируется уравнением (131), из которого следует, что поток массы в процессе ректификации пропорционален grad Г и возможен лишь при gradr= 0. [c.74]

Из опыта известно, что в термически неоднородной системе происходит диффузия частиц компонентов, даже если в исходном состоянии поля концентраций частиц были однородными. Это явление называется термодиффузией. Оно было открыто и достаточно подробно исследовано уже в XIX в. Примерно в тот же период было обнаружено обратное ему явление, а именно, нарушение термической однородности системы в ходе диффузии и возникновение потока тепла, сопровождающего диффузию. Оно получило название диффузионного термоэффекта или эффекта Дюфура. Термодиффузия нашла практическое применение для разделения изотопов. Перспективным считается ее использование в нефтехимии и биохимии для разделения и очистки сложных смесей органических соединений, а также при получении особо чистых веществ [71]. В работе [72] показано, что термодиффузия наблюдается лишь в неидеальных системах. На этом основано применение термодиффузионных данных для оценки степени отклонения многокомпонентных систем от идеальности, в частности, для вычисления избыточных термодинамических функций газовых смесей. С эффектом Дюфура приходится считаться при тепловых расчетах [69]. [c.293]

Нафтеновую часть, выкипающую выше 400 °С, подвергают ГЖХ-анализу. Если в области выхода стеранов на хроматограмме слишком большой фон ( горб ), желательно получить более узкий концентрат полициклических нафтенов. Для этого используют метод термодиффузионного разделения. Подобного же эффекта можно добиться жидкостной адсорбционной хроматографией на силикагеле марки АСК по следующей методике 0,5 мл нафтеновой фракции, растворенной в 0,5 мл н-гексана, пропускают через колонку (высота 1 м, диаметр 0,5 см), наполненную 70—80 мл силикагеля. Для вытеснения используют н-гексан (- 70 мл). Отбирают 50—60 фракций (по 0,5 мл каждая) со скоростью 0,5 мл в 2 мин. После ГЖХ-анализа объединяют фракции, содержащие концентрат стеранов и тритерпанов. [c.229]

Центробежный эффект разделения не является единственным механизмом, который может наблюдаться в плазменной центрифуге. Наличие источников тепловыделения в плазме, связанных с омическими потерями при протекании электрических токов и вязкой диссипацией, приводит к возникновению в разделяемой смеси градиентов температуры, которые в свою очередь вызывают термодиффузионные процессы. Кроме того, в плазменной центрифуге со скре-щёнными радиальным электрическим и осевым магнитным полями радиальный ионный поток в условиях замагниченности электронной составляющей, вызывает разделительные эффекты, связанные с селективностью передачи направленного импульса от ионов к нейтралам ( ионный ветер ) [35-38. Обычно действие ионного ветра приводит к обогащению тяжёлым изотопом прикатодной области. [c.335]

Одним из вероятных механизмов разделения изотопов авторы работы [4] посчитали термодиффузию. Имелось в виду, что радиальный термодиффузионный эффект в нейтралах е = A x/2p,)RT n Ta2/Ta ), обусловленный разницей температур у стенки Та и на оси разряда Т 2, переводится в продольный и умножается за счёт внутренней циркуляции газа в разряде (циркуляция газа возникает вследствие радиальной неоднородности силы Fz). Величина Rt характеризует жёсткость молекул. Расчёты показывали, что в условиях данных экспериментов при начальном давлении р > 5,0 10 Тор вклад термодиффузии в разделительный эффект является определяющим. Авторы не исключали возможности существования бародиффузионного эффекта при р < 5,0 10 Тор. Эта область давлений в работе не была детально исследована. Следует заметить, что выяснение механизма разделения изотопов [c.340]

Сразу же после проведения первых экспериментов с ВЧ разрядом было высказано предположение, что одним из механизмов разделения в устройстве с бегущим магнитным полем может быть термодиффузиия в нейтральном компоненте плазмы [4, 5]. Действительно, внутренняя часть газового разряда оказывается нагретой до значительных температур, в то время как стенка разрядной камеры охлаждается проточной водой. Возникающий перепад температур приводит к появлению радиального термодиффузионного эффекта для нейтралов, в результате чего пристеночная область обогащается тяжёлым компонентом. Другим важным фактором является то, что осевая электромагнитная сила, связанная со взаимодействием азимутального тока jip) с радиальным магнитным полем (Вг), неоднородна по радиусу (увеличивается с радиальной координатой). В этих условиях бегущая магнитная волна не только поджимает газ в осевом направлении, но и вызывает вследствие преимущественного увлечения плазмы вблизи стенок появление циркуляции, которая преобразует первичный радиальный термодиффузионный эффект в продольный и в принципе может приводить к умножению эффекта по длине системы. Фактически было высказано предположение, что ВЧ система с бегущим магнитным полем является термодиффузионной колонной. [c.349]