Принципы термической диффузии

ПРИНЦИПЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДИФФУЗИИ [c.27]

Большая часть экспериментальных исследований была посвящена применению термической диффузии как метода анализа. Действительно, это исключительно ценный аналитический метод. Б США и за их пределами было изготовлено несколько сот аппаратов для лабораторного контроля и исследований. Хотя большинство термодиффузионных колонн использовалось для исследований в области нефтяной промышленности, метод этот был с успехом применен и для анализа многочисленных других жидких смесей как органических, так и неорганических. Помимо использования в аналитической практике, обширные исследовательские работы были посвящены и применению принципа термической диффузии в технологических процессах. Б большинстве случаев результаты подобных исследований подробно не публиковались. Поэтому технологи не имели возможности должным образом оценить перспективность процесса термической диффузии и сравнить его с другими методами разделения. [c.26]

Процесс термической диффузии газовых смесей хорошо разработан и теоретически и экспериментально [124]. Что же касается термодиффузии жидкостей и, в частности, жидких углеводородов, то принципы их разделения не известны и только на основании эмпирических наблюдений выявлены некоторые закономерности [125]. [c.56]

Хотя принципы разделения при помощи термической диффузии очень хорошо известны для газов, но для жидкостей вообще, а в частности и для жидких углеводородов, они неизвестны. [c.163]

Термическая диффузия является сравнительно новым процессом разделения компонентов нефтяных жидкостей способность ее разделять смеси по типу и форме углеводородных молекул установлена лишь в последние десять лет. В настоящее время доказано, что жидкофазная термическая диффузия пе определяется и не лимитируется принципами, которые действуют при обычных процессах разделения — перегонке, экстракции растворителями, адсорбции или дробной кристаллизации. Поэтому термическую диффузию можно использовать для таких систем, которые ранее считали совершенно не поддающимися разделению или настолько трудно разделяемыми, что практическое осуществление этого процесса оказывалось невозможным. [c.26]

Сжигание термически неустойчивых газов по диффузионному принципу сопряжено с большой химической неполнотой горения. Горючая смесь до поступления в зону горения подвергается нагреву как за счет излучения, так и за счет диффузии продуктов горения из фронта пламени. Продукты распада углеводородов — сажа и тяжелые углеводороды — трудно сжигаемы, поэтому часть этих продуктов не успевает сгореть в пламени, что приводит к химическому недожогу. Вследствие взаимодействия углерода сажи с углекислотой в продуктах сгорания может появиться и СО. Наличие сажистых частиц вызывает яркое свечение пламени это присуще только диффузионному горению. [c.112]

И. П. Сидоров с сотрудниками [1106] разработали оригинальную конструкцию безградиентного реактора для процессов при высоких давлениях без какого-либо механического перемешивания. В этом реакторе интенсивное перемешивание достигается за счет разных зависимостей вязкости и диффузии компопентов реакции от давления и температуры. Такой принцип термосифона особенно удобен при высоких давлениях, так как плотность газовой смеси увеличивается приблизительно пропорционально давлению при малом изменении вязкости и коэффициента термического расширения. Благодаря этому возникает возможность осуществления большой скорости циркуляции при высоких давлениях путем создания разности температур между реактором и другой частью цикла. [c.538]

Как известно, применяемые в настоящее время неорганические ионообменные сорбенты (окиси, гидроокиси и соли металлов, алюмосиликаты, силикагели, пермутиты, бентониты, глаукониты, цеолиты и т. д.) обладают высокоразвитой удельной поверхностью, способностью к химической, молекулярной сорбции и сорбции коллоидных частиц, повышенной радиационной и термической стойкостью. Они, как правило, слабо набухают в водных растворах, и ионный обмен происходит в основном на поверхности сорбента, так что кинетика обмена не осложняется процессами, связанными с диффузией ионов в фазе самого сорбента, как это имеет место в случае большинства ионообменных смол. С другой стороны, ионообменные смолы превосходят неорганические сорбенты по таким важным показателям, как величина емкости, основность или кислотность, химическая стабильность. Понятно, что определенный интерес представляет получение ионообменников, сочетающих в себе свойства ионообменных материалов как минеральной, так и органической природы. Этой цели можно достигнуть, используя принцип получения комбинированных минерально-полимерных продуктов путем газофазной привитой полимеризации, осуществляя на неорганических сорбентах полимеризацию мономеров, дающих полимеры, способные к ионному обмену (сами по себе или после введения соответствующих ионообменных групп путем необходимых химических превращений) [1]. [c.168]

Принцип разделения углеводородов методом термической диф-фузии состоит в следующем если смесь дву.х веществ поместить между двумя стенками, одна из которых холодная, другая — горячая, то. молекулы одного вещества перемещаются к холодчон стенке и в силу конвекции. опускаются вниз, молекулы другого вещества направляются к горячей стенке и поднимаются вверх. Таким образо.м происходит разделение один ко.мпонент собирается вверху колонки, другой внизу. Термической диффузии препятствует обычная диффузия, проис.ходящая за счет разности концентраций. Установлены следующие закономерности термической диффузии, [c.25]

Весьма трудно дать обобш енное сравнение стоимости термической диффузии и стоимости перегонки или экстракции растворителями, так как разделение основывается на совершенно разных принципах. Например, разделение, которое лишь с большим трудом и затратами может быть достигнуто перегонкой, иногда легко осуществимо при помощи термодиффузионного метода. В большинстве случаев по эксплуатационным расходам термодиффузионное разделение в настоящее время занимает промежуточное положение между разделением перегонкой и синтезом наиболее дешевых многотоннажных органических химических продуктов. Аппаратура для термодиффузионного разделения сравнительно проста и требуются не слишком большие капиталовложения они вполне сравнимы с капиталовложениями на другие процессы разделения при одинаковой объемной производительности. [c.27]

Третью подгруппу термических методов разделения представляет термодиффузионный метод, Ьснованный принципе разделения в одной фазе (жидкой или газовой) за сч т диффузии.молекул в условиях большого градиента температур (80-200 °С/мм). [c.16]

Процесс роста зародышей приводит к образованию сажевых частиц, различимых при помощи электронного микроскопа, и в принципе не отличается от описанного выше процесса роста углеродной поверхности. Абсолютная скорость роста сажеиых частиц при процессе термического разложения углеводородов весьма значительна, так что время образования даже наиболее крупных частиц имеет порядок 0,1 сек. Однако эта скорость на несколько порядков меньше скорости диффузии молекул углеводорода к поверхности частицы, так что рост сансевых частиц находится в кинетической области и не лимитируется скоростью диффузии молекул углеводорода к поверхности. [c.61]

Методы соединения керамики с металлами были развиты главным образом в связи с производством электровакуумных ламп. Обзоры методов по-лучгния сплавов были сделаны Колом [263, 272], Ротом [248] и Эспе [273]. В принципе процесс сводится к металлизации керамической детали либо с последук>щей пайкой металлического компонента, либо сразу в процессе одного термического цикла. Адгезия и вакуумная плотность спая определяются рядом механизмов, таких как механическое сцепление металла с шероховатой поверхностью керамики, химические реакции, диффузия в твердых телах н остекловывание поверхности. Как и в случае металлостеклянных спаев, для предотвращения чрезмерных напряжений необходимо согласовывать коэффициенты термического расширения обоих материалов спая. Рассматриваемый здесь температурный интервал распространяется от 25° С вплоть до температуры расплавления материала припоя. Кроме того, поскольку керамика имеет большую прочность на сжатие, чем на растяжение, то необходимо подбирать коэффициенты расширения и геометрию спая такими, чтобы в результате в керамике создавались преимущественно сжимающие напряжения. Часто для металлокерамических спаев применяется метод синтерирования металлического порошка или молибдено-марганцевый процесс. Здесь керамический компонент сначала покрывается пастой, составленной из смеси порошков — 4 весовые части молибдена и 1 весовая часть марганца с биндером и растворителями. Слой толщиной от 25 до 50 мкм высушивается и впекается в атмосфере влажного водорода в течение 30 мин при температурах в интервале 1300— 1600° С в зависимости от используемых материалов. В результате последующего осаждения 50—100 мкм никеля или меди и повторного вжигания в водороде при 1000° С получается слой, пригодный для спайки с металлом. Прочность на растяжение такого металлического покрытия по порядку величины равна 10 кг/мм . Идя пайки обычно используются эвтектические сплавы А —Си и Аи—N1 (см. табл. 14). Кроме того, для получения спаев применяются также метод пайки с помощью активных металлов и водородный процесс. Первый основан на образовании прочной связи с керамическими окислами с помощью химически активных металлов, таких как [c.266]

Газовые весы Мартина представляют собой один из первых описанных универсальных детекторов, но их сравнительно мало используют главным образом из-за трудностей, связанных с их изготовлением. Однако недавно появились [106, 111] несколько новых конструкций, и теперь они поступили в продажу (фирмы Griffin and George Ltd. и Gow-Ma Instrument o. ), Хотя принцип работы основан на различиях в плотности паров растворенного вещества и газа-носителя, эти весы можно рассматривать в некотором смысле также как термический детектор, поскольку для изменения скорости потока в них использованы нагретые проволочки или термисторные бусинки. Однако они обладают рядом преимуществ, которых не имеют другие термические детекторы. Во-первых, в качестве газа-носителя можно использовать азот, так как различия в удельной теплопроводности здесь не столь существенны, а это уменьшит стоимость аппаратуры и устранит опасность, связанную с применением водорода. Кроме того, разделение пиков должно происходить несколько лучше благодаря меньшей скорости диффузии растворенного вещества в подвижной фазе. Во-вторых, чувствительные элементы никогда не подвергаются действию паров растворенного вещества, что исключает их порчу. Наконец, последнее и наиболее важное преимущество заключается в том, что необходимость в калибровке сводится к минимуму, поскольку сигнал детектора прямо пропорционален молекулярному весу растворенного вещества, и, следовательно, если вещество заранее известно (а значит, известен и его молекулярный вес), весовые проценты в пробе можно рассчитать непосредственно по площади под пиком. [c.58]

Реакции термического разложения соединений металлов приводят к созданию активного атомного фона, на котором происходит нуклеация атомов и образование зародышей новой фазы в виде нанокластеров. При этом в принципе возможно зарождение зародышей нанокластеров вешества, включающих несколько единиц или десятков атомов новой фазы или достаточное накопление атомов одной или нескольких фаз, что затем сопровождается спонтанным, термодинамически выгодным распадом вешества на несколько нанофаз (спинодальный распад). Последний способ образования нанокластеров должен включать многостадийные, бифуркационные процессы [2], которые могут привести к образованию выделенных, наиболее устойчивых размеров нанокластеров с магическими числами атомов в нанокластерах. Для изучения процессов образования нанокластеров эффективен первый подход — нуклеация нанокластеров в процессе образования активной среды при химической реакции. При этом предполагается множественное одновременное зарождение кластеров новой фазы в реакционной среде с размерами, ограниченными диффузионными пределами, когда размер кластера меньше расстояния Ь где О — коэффициент диффузии атомов кластера, а < — [c.397]

Третьим свойством растворителя, которое может приобретать первостепенное значение, является вязкость. Ее влияние исследовано только в радикальной полимеризации. В принципе нет оснований, по которым она не влияла бы на все три механизма. Несколько лет назад Воган [120] предсказал, что при увеличении вязкости среды в первую очередь скорость бимолекулярного обрыва, затем скорости роста и передачи цепи и, наконец, инициирования станут определяться скоростью диффузии. Расчеты Вогана для термической полимеризации стирола при 125°, по общему признанию, не точны, и внимание было сосредоточено [28] на этой неточности в его подробных расчетах, а не на его утверждении. Однако теперь накапливаются экспериментальные данные, показывающие, что высокие значения ко, наблюдавшиеся в некоторых случаях радикальной полимеризации, в действительности представляют собой константы ди4)фузии, а не константы химических процессов. Исследование полимеризации метилметакрилата [ПО], где самоускорение при большой степени превращения долго приписывали диффузионному ограничению ко, показало, что к непрерывно уменьшается с самого начала полимеризации. Бенсон и Норт [109] недавно показали, что величина ко обратно пропорциональна вязкости растворителя в интервале 1000-кратного изменения вязкости. В случае бутилакрилата, который имеет низкое значение ко [(7,7 2,8)- 10 л моль-сек при 30°], при малой вязкости значение ко приближается к независимости от вязкости, при высокой — обратно пропорционально вязкости. Отсюда можно заключить, что если величины ко близки или превышают ко для метилметакрилата (1,76-10 при 40°), то это, по-видимому, диффузионные константы. В случае винилацетата [ко = 3-10 —20-10 при [c.115]