Постоянная термодиффузии

Из соотношения (IV.8) следует, что коэффициент разделения при термодиффузии без конвекции нетрудно определить, если известна постоянная термодиффузии ат (термодиффузионный фактор), зависящая от природы компонента смеси. С некоторым приближением ат может быть найдена расчетным путем исходя из положений молекулярной теории смеси газов с наложенным на эту смесь температурным градиентом. Для проведения соответствующих расчетов требуется знание характера межмолекулярного взаимодействия в заданной газовой смеси. Теоретическое вычисление постоянной термодиффузии возможно лишь при использовании той или иной модели межмолекулярного взаимодействия. Выбор модели определяется требуемой точностью оценки величины ат и связанными с ней расчетными трудностями. Соответствующие вычисления существенно упрощаются для смесей изотопов. [c.162]

Известны попытки теоретического расчета постоянной термодиффузии для жидких смесей. Однако соответствующие методики расчета имеют еще меньшую точность, чем аналогичные методики расчета для газовых смесей. Поэтому и здесь приходится прибегать к экспериментальным определениям. В большинстве случаев при этом определяют не ат, а величину Sr = = ат1Т, которую называют коэффициентом Соре. Простейшая установка для определения коэффициента Соре представляет собой заполненный исследуемой смесью цилиндр, концы которого закрыты днищем и крышкой, изготовленными из теплопроводящего материала, обычно из металла. Один конец цилиндра охлаждается до температуры Ti, а другой нагревается до температуры Ti. Таким образом, днище и крышка цилиндра играют роль холодной и горячей стенок соответственно. Под влиянием градиента температур в цилиндре (ячейке) возникает градиент концентрации, обусловленный протекающими процессами термической и концентрационной диффузии. Для устранения конвективного перемешивания в растворе в середине ячейки устанавливают пористую перегородку. По достижении равнове- [c.179]

В работах по термодиффузионному разделению через ат (или а) обозначается постоянная термодиффузии, поэтому коэффициент разделения обозначается буквой д. [c.162]

Но, с другой стороны, пользуясь понятием среднего значения постоянной термодиффузии ат в интервале температур Г]—Т2, из (1У.21) имеем [c.167]

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]

Если достигаемый в опыте эффект разделения незначителен, то для повышения точности определения коэффициента разделения, а следовательно, и постоянной термодиффузии прибегают к многократному повторению процесса. С этой целью после установления в системе равновесия газ из одного сосуда откачивают и снова добиваются равновесия в системе (соответственно сначала при закрытом кране, а затем при открытом крапе на соединительной трубке). Далее газ нз указанного сосуда вновь откачивают и т. д., в результате оставшийся газ суш,ественно обогащается одним из компонентов. Разумеется, после каждой такой операции общее давление газа в системе будет уменьшаться. Однако полагая, что коэффициент разделения от давления не зависит (по крайней мере при давлениях ниже (1—2)-10 Па), нетрудно показать, что, например, когда газ откачивается из сосуда 2 (см. рис. 42), по завершении первой операции будем иметь [c.168]

Анализ имеющихся в литературе опытных данных о величинах постоянной термодиффузии для жидкостей показывает, что последняя обычно существенно выше, чем постоянная термодиффузии в газах, вследствие чего жидкостная термодиффузия как метод разделения смесей в принципе имеет преимущество перед термодиффузией в газах. [c.180]

Безразмерный параметр J называют постоянной термодиффузии. Для смесей изотопов положительна при высоких температурах, убывает при уменьшении температуры и может стать отрицательной при температуре ниже критической. Она не зависит от состава и почти не зависит от давления, если последнее не превышает нескольких атмосфер. [c.504]

В экспериментальных исследованиях обычно приводят значения термодиффузионного отношения J j. — отношение постоянной термодиффузии к -значению, предсказываемому теорией для случая невзаимодействующих твердых сферических молекул. Для смесей изотопов и т связаны между собой соотношением [c.504]

Для упрощения предположим далее, что разность температур между горячей и холодной стенками настолько мала, что можно пренебречь изменением вязкости 1, теплопроводности К, мольной плотности р, коэффициента диффузии О и постоянной термодиффузии т с температурой. При этих условиях Джонс и Ферри [25] определили, что полный конвекционный поток / равен [c.507]

К — постоянная термодиффузии, уравнение (12. 80), [c.523]

Параметры межмолекулярного взаимодействия, в частности для модели Леннард-Джонса, могут быть найдены также из значений постоянной термодиффузии [107—109], которые нетрудно определить из результатов тех же опытов в термодиффузионной колонне с помош,ью соответствующих выражений вида (5.59) или (5.70), описывающих стационарный и нестационарный процессы в колонне. Такие косвенные определения постоянной термодиффузии представляют интерес и с точки зрения выбора оптимальных условий проведения процесса разделения, конструирования разделительной аппаратуры. Из соответствующих известных методик, по-видимому, наиболее надежной является методика, в основе которой лежит определение экспериментальной зависимости фактора разделения термодиффузионной колонны от давления находящейся в ней смеси газов [107—109]. Поскольку эта зависимость в общем виде характеризуется соотношением (5.61), то будем иметь [c.307]

В принципе, как уже отмечалось, постоянная термодиффузии может быть определена и по экспериментальным данным о нестационарной работе термодиффузионной колонны. Однако относительная точность подобных определений невелика, так как соответствующие уравнения взаимосвязи Fq и ат с другими параметрами процесса являются еще более приближенными, чем выражения 5.59) или (5.61), характеризующие разделительную способность колонны, работающей в стационарном состоянии. [c.308]

Постоянная термодиффузии (или коэффициент Соре) может быть определена также методом колонны по результатам опытов как в стационарном [132, 142], так и в нестационарном [143—149] состояниях. Знание этой величины позволяет судить о возможностях метода термо диффузии для глубокой очистки жидкостей от примесей, а также производить ориентировочный расчет разделительной аппаратуры. [c.310]

Таким образом, коэффициент разделения при термодиффузии без конвекции нетрудно оценить, если известна постоянная термодиффузии а, зависящая от природы компонентов смеси. Теоретическое вычисление постоянной термодиффузии представляет собой трудную задачу, поскольку при этом приходится прибегать к той или иной модели, иллюстрирующей закон межмолекулярного взаимодействия. Расчет сравнительно упрощается для смеси [c.121]

В этом выражении >12 — коэффициент диффузии частиц з газе ат — постоянная термодиффузии частиц в газе Т — температура х — координата п — концентрация частиц. [c.73]

Для экспериментального определения постоянной термодиффузии ат используют несколько способов. Наибольшее распространение получил метод двух сосудов (двухбаллонный метод), суть которого поясняется рис. 42. После установления в системе равновесия, что определяется из предварительных опытов, из сосудов I п 2 отбирают смеси газов и анализируют их состав. По результатам анализа с помощью уравнения (1У.8) определяют ат. [c.166]

Но при определении постоянной термодиффузии методом двух сосудов мы имеем дело не с конкретной тёмпературой Т, а с интервалом температур Т —Т2. Здесь возникает вопрос, к какой температуре следует отнести определяемую экспериментально величину аг. Часто ее относят к средней температуре Т= 12(Т1 + Т1), а иногда к Г = УТ 17 2. Однако лучшее приближение можно получить, если исходить из того, что определяемая методом двух сосуд ов постоянная термодиффузии является средней величиной ат в температурной области между Т и Т2. С учетом этого можно записать, что [c.166]

Для экспериментального определения постоянной термодиффузии От используется несколько способов [3, 50]. Наибольшее распространение получил метод двух сосудов (двухбаллонный метод) [51—56], суть которого легко поясняет рис. 71. После установления в системе равновесия, что определяется из предварительных опытов или на основании теоретической оценки [3, 57], из первого и второго сосудов отбирают пробы смеси газов и анализируют их состав. По результатам анализа с помощью уравнения (5.8) определяется ат. [c.292]

Уравнением (5.80) можно воспользоваться для определения постоянной термодиффузии аг(2) интересующей смеси газов, если постоянная термодиффузии ат ) другой смеси известна, например определена двухбаллонным методом. Для этого вначале определяют зависимость разделительной способности колонны от давления для смеси с известным значением ата) находят октах)- Затем колонна откачивается и в нее вводится вторая смесь, для которой также определяется Fo2(max)- Данная методика была с успехом использована для определения постоянных термодиффузии смесей летучих неорганических гидридов [103], смесей инертных газов [109], смесей изотопов водорода [107], смесей изотопов кремния (моноси-лан) [108]. [c.308]

В работах по термодиффузиовному разделению через а обозначается постоянная термодиффузии, поэтому коэффициент разделения обозначается другой буквой, обычно буквой q. [c.121]

В ряде работ [1—4] было рассмотрено поведение субмикронных частиц в газе в температурном поле-в приближении квазилорентцовско-го газа, когда масса частицы много больше массы молекулы газа, а концентрация частиц много меньше концентрации молекул. Установлено, что постоянная термодиффузия г для частиц достигает значения ИР, поэтому градиенты концентрации частиц будут значительны и существенное влияние на распределение частиц будет оказывать обратная диффузия. В связи с этим рассмотрение задачи о распределении молекул примеси в поле температурного градиента в приближении квазистационарности [5] будет неправомерно. [c.73]

Выражение (5) справедливо для случая, когда постоянная термо-днффузии ат велика и условие квазистационарности неприменимо. Поэтому оно применимсг не только для взвешенных, частиц субмикронных размеров, но и для газовых смесей, постоянные термодиффузии которых велики. [c.75]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология