Диффузионные потоки. Коэффициент диффузии

В основном уравнении плотности диффузионного потока коэффициент диффузии следует заменить коэффициентом массоотдачи который имеет размерность м/сек. Численное значение коэффициента массоотдачи показывает, какое количество вещества проходит через единицу поверхности жидкости за единицу времени при разности концентраций, равной единице. Уравнение (I, 22) можно тогда записать в форме [c.183]

Модель проточного аппарата с продольным перемешиванием. Принимается, что отклонение от потока идеального вытеснения вызывается встречным потоком, описываемым теми же соотношениями, что и диффузионный, но коэффициент диффузии D заменяется эффективной величиной — коэффициентом продольного перемешивания Dn. [c.98]

В ячейках диффузионного типа постоянная времени зависит от длины и диаметра диффузионного пути, коэффициента диффузии газовой смеси при температуре и давлении ячейки и объема системы от конца колонки до диффузионного отверстия. Обычно т увеличивается с уменьшением скорости потока и уменьшается с ее увеличением, когда возрастает турбулентность у диффузионного отверстия. Однако по причинам, указанным выше, постоянная времени для ячеек диффузионного типа всегда больше, чем для прямоточных. [c.231]

Из рис. 3,3 видно, что диффузионный поток на полимер-моно-мер-частицу существенно зависит от отношения коэффициентов молекулярной диффузии в водной фазе и частице. При фиксированном отношении коэффициентов диффузии диффузионный поток возрастает по мере увеличения отношения радиуса частицы к радиусу капли. С другой стороны, с уменьшением отношения коэффициентов диффузии диффузионный поток падает, что [c.152]

Скорость переноса диффундирующих веществ в аморфных полимерах, например в ацетате целлюлозы, при температуре ниже или не намного выше их температуры стеклования заметно зависит от степени ориентации полимерных цепей и их расположения относительно направления диффузионного потока" Скорость диффузии в направлении, параллельном оси ориентации, меньше скорости диффузии в неориентированном материале, которая в свою очередь меньше скорости диффузии в направлении, перпендикулярном оси ориентации. Вероятно, эти эффекты проистекают главным образо.м вследствие значительно пониженной склонности к набуханию в направлении ориентации. Суммарный градиент концентрации в этом направлении уменьшается и, следовательно, влечет за собой снижение потока диффундирующего вещества. При этом коэффициент диффузии, вероятно, почти не меняется. [c.248]

Сначала рассмотрим более общий случай исключения влияния межфазного массопереноса. Характер температурной зависимости (энергия активации) не может служить в жидкофазных реакциях надежным критерием оценки по ряду причин. Вследствие возможного клеточного диффузионно-контролируемого механизма или ионного характера реакции истинная энергия активации реакции может быть малой. Далее, как указывалось в предыдущем разделе, наблюдаемая температурная зависимость может быть следствием изменения коэффициентов распределения реагентов между фазами. Вблизи критической области такое влияние может быть особенно сильным и сказывается такнлб на соотношении объемов фаз. Наконец, в жидкостях, в отличие от газов, сам коэффициент диффузии зависит от температуры экспоненциально, причем эффективная энергия активации диффузии в вязких жидкостях составляет заметную величину. Поэтому обычно о переходе в кинетическую область судят ио прекращению зависимости скорости реакции от интенсивности перемешивания или барботажа. Здесь, однако, есть опасность, что при больших скоростях перемешивания может наступить автомодельная область, а ири очень интенсивном барботаже измениться гидродинамический режим. В результате объемный коэффициент массопередачи может стать инвариантным к эффекту перемешивания и ввести, таким образом, в заблуждение исследователя. В трехфазных каталитических реакторах этот прием более надежен ири условии неизменности соотношения фаз в потоке. [c.74]

Процесс, в котором наиболее медленной стадией является подвод реагирующих компонентов или отвод продуктов реакции, протекает в диффузионной области. Это характерно для гетерогенных систем. Константа скорости процесса к в этом случае определяется как к = 0 8, где О — коэффициент диффузии б — толщина диффузионного слоя, зависящая от многих переменных. Для ускорения процессов увеличивают диффузию путем усиленного перемешивания, повышения скорости потоков взаимодействующих фаз, изменения условий, влияющих на вязкость, плотность и другие физические свойства среды. [c.90]

Фактор пропорциональности D называют коэффициентом диффузии. Минус перед правой частью уравнения (6-14) указывает на то, что поток идет в направлении от места с высшей концентрацией к месту с низшей концентрацией (рис. 6-3). Если рассмотреть диффузию в направлении всех трех координатных осей, то в векторной форме этот закон можно сформулировать так плотность диффузионного потока пропорциональна градиенту концентрации [c.63]

Точность, вносимая граничными условиями (VI.27), является, однако, обманчивой. Дело в том, что при их выводе предполагается, что диффузионная модель справедлива повсюду, в том числе и для процессов переноса на малых расстояниях. На самом деле, однако, не существует систем, в точности описывающихся уравнением конвективной диффузии (VI. 14) или (VI. 15) с постоянными значениями линейной скорости потока и коэффициента диффузии. В случае турбулентного потока в реакторе без насадки скорость потока почти постоянна по всему сечению аппарата (кроме тонкого слоя близ его стенки), однако коэффициент турбулентной диффузии является переменной величиной, увеличиваясь пропорционально расстоянию от стенки реактора. В ламинарном потоке перенос вещества осуществляется молекулярной диффузией, так что коэффициент диффузии постоянен. Однако основная причина случайного разброса времени пребывания в реакторе — сильное различие локальных скоростей потока на различных расстояниях от стенки аппарата. Наконец, в реакторах с насадкой, отклонение времени пребывания в реакторе от среднего знйчения вызывается образованием турбулентных вихрей в промежутках между твердыми частицами, разбросом локальных скоростей потока за счет неоднородности упаковки слоя и задержкой вещества в застойных зонах. Во всех этих случаях распределение времени пребывания в реакторе делается близким к нормальному, если длина аппарата достаточно велика, и только в этих условиях диффузионная модель становится пригодной для приближенного описания процесса. [c.211]

Эффективный коэффициент диффузии позволяет описывать пористое зерно как гипотетическую псевдогомогенную систему, в поперечном сечении которой диффузионный поток одинаков и характеризуется значением [c.285]

Аналогично в мембранах со сплошной матрицей возможно сопряжение диффузионных потоков двух компонентов газовой смеси при высокой растворимости газов в мембране или их сильном межмолекулярном взаимодействии. При векторно-скалярном сопряжении процессов диффузии и химической реакции скорость второго процесса не имеет пространственной фиксации, но знак сопряжения обеспечивается векторной природой перекрестного коэффициента 12. [c.20]

Концентрационная зависимость коэффициентов самодиффузии уже обсуждалась нами по данным [6] в области малых ф наблюдается рост 0°1т, тем более существенный, чем выше растворимость компонента и больше давление. Таким образом, селективность процесса аг/ будет возрастать за счет увеличения коэффициентов самодиффузии более растворимого /-го компонента. Следует оговориться, что подобный вывод ограничен допущением о независимости диффузионных потоков, т. е. речь идет лишь об идеальном факторе разделения. В реальных системах пластификация матрицы, как уже неоднократно отмечалось, приведет к изменению коэффициентов диффузии всех компонентов и это является одной из основных причин, вызывающих отклонение селективности от идеальных значений. [c.109]

Здесь Д — коэффициент молекулярной диффузии знак минус показывает, что диффузионный поток идет в направлении убыли концентрации, т. е. что этот поток выходит из объема. [c.81]

Как видно из выражения (3.46), диффузионный поток зависит от коэффициентов молекулярной диффузии мономера в водной фазе и частице О ) от размеров капель и частиц, меняющихся в ходе полимеризации (Л , Е,), а также от параметра IV, в который входят константа скорости роста цепи к , концентрация радикалов Сак- и коэффициент молекулярной диффузии в частице. Величину У можно рассматривать как параметр, характеризующий соотношение между скоростью химической реакции и скоростью диффузии молекул мономера в частице. [c.151]

На рис. 3.2 и 3.3 показаны зависимости диффузионных потоков от параметра ] при различных размерах диаметров капель и частиц Ох, 02, 1/, р — постоянны), а также от соотношений коэффициентов молекулярной диффузии в частице и водной фазе и от размеров капель и частиц. При расчете радиусов капель и частиц полагалось, что в 1 см эмульсии находится капель и [c.151]

Структура типа поршневой поток с продольным перемешиванием (диффузионная модель). Эта структура является обобщением рассмотренной выше модели идеального вытеснения, когда на механизм конвективного переноса накладывается механизм диффузионного переноса. При этом диффузионный механизм рассматривается как модельный механизм, который характеризуется некоторым эффективным коэффициентом диффузии В. В частном случае это может быть собственно молекулярная диффузия, однако чаще с помощью этого механизма моделируются эффекты неравномерности профиля скоростей по сечению аппарата, влияние турбулентной диффузии и т. п. [c.111]

Обозначения Т, Гщ, Го — температуры слоя, на входе в слой и начальная с, Сщ, Со — соответствующие значения концентрации реагента в газовой смеси в слое на входе и начальное ц — линейная скорость потока газовой смеси, отнесенная к полному сечению слоя W T, с) —скорость химической реакции АГа — адиабатический разогрев смеси при полной степени превращения I, L —текущая и общая длина слоя катализатора Я — эффективный коэффициент продольной теплопроводности слоя Сел — средняя объемная теплоемкость слоя катализатора Ср — средняя объемная теплоемкость реакционной смеси е — пористость слоя катализатора у = = Ср + Ссл D — эффективный коэффициент диффузии реагента в газовой смеси. Эта модель удовлетворительно описывает процессы в адиабатическом слое катализатора при таких предположениях градиенты температур внутри зерен катализатора незначительны химические процессы па внутренней поверхности зерен и диффузионные процессы внутри пористых зерен квазистационарны по отношению к процессам переноса в газовой фазе процессы межфазного тепло- и массообмена настолько интенсивны, что температура и. концентрация реагента в твердой и газовой фазе неразличимы. [c.100]

Следовательно, диффузионная теория дает только правильную функциональную зависимость для плотности потока, значение же коэффициента диффузии оказывается неточным. Тем не менее формула (5.32) достаточно хороша [c.123]

Результаты применения этой модели для трех поглотителей простейшей геометрии, погруженных в бесконечную диффузионную среду, приводятся ниже. Здесь величины ц>, к и D представляют соответственно нейтронный поток, эквивалентную длину диффузии и коэффициент диффузии для среды. [c.176]

В кинетической области протекают главным образом процессы на малоактивных катализаторах мелкого зернения с крупными порами при турбулентном течении потока реагентов, а также при низких температурах, близких к температуре зажигания катализатора. Однако для реакций в жидкостях переход в кинетическую область сопровождается понижением вязкости, а известно, что вязкость уменьшается с ростом температуры. С повышением температуры уменьшается также степень ассоциации, сольватации, гидратации молекул реагентов в растворах, что приводит к росту коэффициентов диффузии и соответственно к переходу из диффузионной области в кинетическую. Для реакций, общий порядок которых выше единицы, характерен переход из диффузионной области в кинетическую при значительном понижении концентрации исходных реагентов. [c.30]

Знак минус в уравнении указывает, что диффузионный поток направлен в сторону уменьшения концентрации. Коэффициент пропорциональности или скорости диффузии D называют коэффициентом диффузии оп показывает, сколько вещества в кГ проходит через поперечное сечение 1 м , в течение 1 часа, если градиент концентрации в направлении диффузии составляет, например, 1 кГ/м па длине 1 м. [c.30]

В соответствии с диффузионной моделью продольное перемешивание считается статистически эквивалентным явлению диффузии, происходящему в направлении потока, которое описывается обобщенным законом Фика, Величина коэффициента диффузии в направлении потока D2 является мерой значимости явления пере-Л1ешивания, [c.120]

Неизбежность отставания механического ударного фронта и химической реакционной зоны вытекает из кинетических положений. В стационарной ударной волне, движущейся через газ со сверхзвуковой скоростью (у 10 — 10 см сек), градиент плотности через ударный фронт ограничивается диффузией. Диффузионный поток вещества через ударный фронт толщиной бд равен Бд дх ОАд 8в, где О — средний коэффициент диффузии в ударном фронте, а Ар — изменение плотности. В стационарном состоянии он должен быть равен потоку массыр г и внутрь ударной волны. Таким образом, решая уравнение относительно б , получаем [c.405]

Характер зависимости скорости реакции от линейной скорости потока или температуры позволяет определить наличие диффузионной стадии. Влияние диффузии на скорость реакции можно проанализировать при помощи соотношений, выведенных для коэффициентов массопередачи. Такая методика предложена Янгом и Хоу-геном . Пример числового расчета приведен ниже. [c.222]

Бишофф и Левеншпиль [71, 87] проанализировали различные варианты диффузионной модели общую диффузионную модель, когда коэффициент диффузии п скорость потока являются функциями координат, и двухмерную диффузионную модель при на- [c.34]

Ниже на примере реакции первого порядка рассмотрим основные закономерности процессов в зерне пористого катализатора, пользуясь величиной эффективного коэффициента диффузии по Зельдовичу. Будем считать, что диффузионный поток ё исходного [c.273]

Однако интенсивность диффузионного потока зависит от коэффициента диффузии данного углеводорода через породу, через воду или иную среду. Величина этого коэффициента наиболее значительна у газов. По мере увеличения молекулярного веса углеводорода его коэффициент диффузии уменьшается. Диффузия молекул легких жидких углеводородов происходит очень медленно. Что же касается диффузии высокомолекулярных жидких и твердых углеводородов, то она крайне незначительна и не играет сколько-нибудь заметной роли в перемещении этих углеводородов в горных породах. Диффузия имеет существенное значение главным образом при миграции газообразных углеводородов и в первую очередь метана. За длительное геологическое время через толщу пород может продиффундиро-ва ь значительное количество метана. [c.83]

Если процесс протекает в кинетической области, то активность катализатора определяется прежде всего природой реагирующих веществ и специфичностью катализатора, т. е. активность катализатора в процессе соответствует его активности в химической реакции. Однако в тех случаях, когда скорости химических и диффузионных стадий каталитического процесса сопоставимы, то активность катализатора ио отношению к процессу уже не совпадает с активностью его в химической реакции, не осложненной диффузией. Для такого процесса константа скорости зависит от коэффициентов диффузии из ядра потока к поверхности зерна и внутри пор зерна [см. формулу (III.25)]. В результате для химического процессаЛ атможет быть функцией многих параметров технологического реншма и физических свойств катализатора [c.84]

Основные уравнения для потоков в случае многокомпонентной диффузии [(2) и (4)] получены для разреженных газов. Их также можно использовать и для описания мгюго-компонентяой диффузии в жидкостях, если равны все бинарные коэффициенты диффузии. Если же это не так, то в уравнениях для диффузионных потоков долж1 ы учитываться эффекты более высокого порядка, и в этом случае рассмотренная аналогия уже неприменима. [c.90]

Рабочая газовая смесь сильно разбавлена инертными компонентами. Кроме того, реакции очистки протекапт без изменения объема. Поэтому, несмотря на некоторые различия коэффициентов диффузии компонентов смеои, можно пренебречь влиянием Стефановского потока и диффузионной стехиометрии на скорость процесса. [c.70]

Реакщя конверсии метана сопровождается заметным изменением объема (примерно в 1,5 раза), а коэффициенты диффузии в смеси различаются более чем в три раза. В этих условиях возникает гидродинамический стефановский поток. Оценка вклада его в обший поток компонента показала, что при /><0,5 МПа он составляет до 10% диффузионного. С увеличением давления вклад уменьшается и при 3,0 МПа не превышает 2-3%. Степень использования внутреннего объема катализатора не зависит от вклада стефановского потока, при /> = 0,1 МПа и t = 700°С величина р = 0,189, а при = 3,0 МПа и 700°С р = 0,07. Практически для конверсии метана под давлением можно пренебречь. [c.72]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология