Перенос примесей диффузией

В соотношении (1.36) величина коэффициента эффективно о турбулентного переноса (турбулентной диффузии) считается зависящей от средних значений пульсационных скоростей и длин свободного пробега пульсирующих глобул, которые вместе с собственной массой переносят примесь целевого компонента. [c.38]

В потоке жидкости с неравномерно распределенной примесью при турбулентном перемешивании возникает перенос массы примеси, называемый турбулентной диффузией. Пусть в плоском потоке концентрация изменяется в направлении оси у. Частица жидкости из некоторого слоя у, в котором осредненная концентрация составляет С (у), кг/кг, перемещается перпендикулярно направлению потока на расстояние т и внедряется в слой, где осредненное значение удельного содержания примеси равно С у + 1ч). При переходе частицы переносят примесь в количестве рУ С у). Частицы, двигающиеся в обратном направлении, переносят примесь в количестве [c.96]

Реальная картина перемешивания в потоке, однако, зачастую оказывается более сложной. С одной стороны, при расширении кипяш,его слоя начинают исчезать тупиковые и застойные зоны, ответственные за различные коэффициенты стационарной и нестационарной диффузии в неподвижном слое [145]. С другой стороны, сами движущиеся частицы в какой-то степени переносят с собой непосредственно окружающую их газовую оболочку (пограничный слой), особенно при развитой внутренней поверхности зерен, сорбирующих диффундирующую примесь в одних зонах реактора и десорбирующих в других участках. [c.118]

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]

Уравнение (3.1) есть, по сути, уравнение неразрывности потока примеси Приближенно полагают, что силы плавучести, связанные с наличием фа-диента температуры по высоте атмосферы, не порождают осредненного движения по вертикали, но оказывают существенное влияние на структуру турбулентности. то есть на размеры и интенсивность пульсаций турбулентных вихрей Тогда, если ось х ориентирована по направлению ветра, то для ровной местности у=0, а если примесь пассивна, то и =0. Можно также пренебречь членом, учитывающим диффузию примеси в направлении оси х, так как диффузионный перенос в этом направлении значительно слабее конвективного. [c.134]

Эффективный коэффициент диффузии />эф = П/) был определен выше [см. уравнение (2.101)]. Если учесть переходный вид диффузии в порах, то Z) в порах меньше молекулярного коэффициента диффузии D [уравнение (2.103)]. Примем />эф = 0,1Д Теплопроводность пористого катализатора по данным многочисленных исследований Хз 10Х, где X - теплопроводность заполняющего поры газа. Такой результат связан с тем, что структура пористого катализатора образована спекшимися, слипшимися микрочастицами. Точки контакта оказывают большое термическое сопротивление, и в переносе теплоты участвует прослойка газа, примыкающая к точкам контакта микрочастиц. Этим и объясняется тот факт, что теплопроводность пористого тела зависит в основном от теплопроводности заполняющего его газа и в значительно меньшей степени зависит от [c.98]

Разберем этот, на первый взгляд, парадоксальный факт и рассмотрим диффузию в трубе через сечение площадью 5 (рис. 6). Обозначим через кх среднее расстояние, которое молекула (или коллоидная частица) проходит при своем хаотичном движении вдоль оси X за время t. На расстоянии Х слева и справа от М поместим сечения L] и L2. Примем, что концентрации в полученных малых объемах Vi и Vi, равных SAX, постоянны и равны концентрациям С и Сг в центрах соответствующих объемов. Пусть концентрация l слева будет больше, чем концентрация Сг справа. Хотя молекулы растворенного вещества движутся во всех направлениях, к переносу вещества приводят движения только вдоль оси трубы, так как если молекулы движутся перпендикулярно X, они остаются в этом сечении и не участвуют в диффузии. Когда же они движутся под некоторым углом по отношению к X, их движение можно разложить на две составляющих перпендикулярную к оси, которая не приводит к диффузии, и параллельную оси. Условимся рассматривать только движение молекул вдоль оси трубы и учтем, что вследствие хаотичности движения направления этого движения влево к вправо равновероятны. [c.29]

Как ясно из 1.1, структура полей диссипации энергии е и скалярной диссипации N качественно одинакова. В тех областях потока, где е = О, можно ожидать, что и Л = О (напомним еще раз, что имеется в виду предельный случай, когда числа Рейнольдса и Пекле стремятся к бесконечности поскольку для газов коэффициенты молекулярного переноса близки между собой, далее, для краткости будем говорить только о числе Рейнольдса). Так как предполагается, что в начальный момент времени примесь в нетурбулентной жидкости отсутствует, то пульсации давления, возбуждающие флуктуации скорости в нетурбулентной жидкости, не могут генерировать в ней флуктуации концентрации, поскольку в уравнении диффузии нет члена, аналогичного градиенту давления в уравнении движения. Поэт шу наличие или отсутствие пульсаций концентрации в нетурбулентной жидкости зависит только от начальных условий. Вследствие одностороннего обмена меж- [c.38]

Рассмотрим более сложный процесс, в котором внешняя и внутренняя диффузия соизмеримы и ни одной из этих стадий нельзя пренебречь, т. е. необходимо учитывать диффузию в среде, окружающей зерно сорбента, и диффузию в самом зерне. Пусть зерно сорбента омывается потоком жидкости или газа. Как и в 12, примем, что зерно окружено слоем неподвижной жидкости толщиной б, через который перенос вещества осуществляется только путем молекулярной диффузии. Это предположение, как мы уже говорили, упрощает задачу, но, во-первых, само предположение о существовании неподвижного слоя жидкости около зерна сорбента является грубым приближением, во-вторых, если оно и принято, толщину б, строго говоря, следовало бы рассматривать не постоянной, а зависящей от координат на поверхности зерна. Однако для сопоставления относительной роли внешней и внутренней диффузии наше предположение о постоянстве б достаточно приемлемо. [c.75]

Мы пренебрегаем диффузией вещества вдоль оси х в обеих фазах, так как перенос в этом направлении определяется главным образом потоком движущейся фазы. Примем, что на границе раздела фаз (у = 0) имеет место равновесие, при котором [c.80]

При этом предполагается, что при малых скоростях движения зоны примесь, выделяющаяся на границе кристаллизации, переносится в зону благодаря процессу молекулярной диффузии. [c.176]

Случай б. Скорость диффузии в исходной твердой фазе мала по сравнению со скоростью переноса. Основная часть исходного продукта — вещество А — образует с газовой фазой равновесную систему. В процессе транспорта А высвобождающаяся примесь А полностью переходит по реакции (68) в газовую фазу. [c.87]

Простейшим тернарным ионным раствором является раствор единственного электролита, один из ионов которого присутствует в виде двух изотопов. В качестве примера может служить раствор хлорида натрия, содержащий радиоактивные ионы натрия наряду с устойчивыми. Предположим, что эти ионы идентичны во всем, за исключением метки. Припишем растворителю индекс О, катионам — 1 и 2, а аниону — 3. Тогда в системе имеется шесть характеристик переноса 01 02 оз 12 13 и 23 Исходя из предположения, что изотопный эффект отсутствует, пять из этих коэффициентов можно предсказать по значениям о+ о- и для бинарных немеченых растворов, а последний коэффициент можно найти по значению коэффициента самодиффузии описывающего диффузию меченого электролита в растворе с однородной полной концентрацией электролита. Это дает возможность получить концентрационную зависимость 12, связанную с взаимодействием ионов одинакового заряда. Получить такую информацию из бинарных растворов одной соли невозможно. В дальнейшем примем [c.305]

В твердой фазе поток примеси определяется молекулярной диффузией, а выделяющаяся в жидкую фазу примесь отводится от кристалла как за счет молекулярной диффузии, так и за счет конвективного переноса жидкостью, в частности и из-за эффекта связанного с дополнительным радиальным движением жидкости (5). [c.260]

Как мы видели в разделе IV. 2, движение газа (жидкости) в неподвижном зернистом слое несколько отличается от схемы идеального вытеснения и необходимо учитывать продольную диффузию и дисперсию. Аналогичные явления должны наблюдаться и в псевдоожиженном слое. Имеются и некоторые существенные отличия. С одной стороны, в псевдоожиженном слое частицы несколько раздвигаются и должны исчезнуть тупиковые и застойные газовые области, ответственные за различие стационарной и нестационарной диффузии в неподвижном слое. С другой стороны, движущиеся частицы в какой-то степени переносят с собой непосредственно окружающую их газовую оболочку (пограничный слой), что является дополнительной причиной обратного перемещивания газа против потока. Впрочем, как показывает опыт [182], этот дополнительный механизм может оказаться существенным практически лишь для зерен, сорбирующих диффундирующую примесь в одних зонах реактора и десорбирующих ее обратно в других участках. Наконец, в псевдоожиженном слое следует еще учитывать перенос определенных порций газа в виде пузырей и массообмен примесью между пузырями и окружающей их псевдожидкостью. [c.316]

Иногда расчет по формулам индуктивно-резонансного механизма дает значения констант скорости переноса энергии, более низкие, чем полученные экспериментально. Причиной этого может быть влияние диффузии, которое, как показано, в ряде случаев имеет место и при индуктивно-резонансном переносе энергии. По поводу учета влияния диффузионного смещения участвующих в переносе молекул см. [73, 74].— Прим. ред. [c.125]

Плоскость, сфера, цилиндр. 1. Влияние примеси. Как уже отмечалось, теплоперенос и диффузия вещества описываются одинаковыми дифференциальными уравнениями (9.1) и (9.36), решения которых должны удовлетворять сходным граничным условиям (9.3), (9.4), (9.37) и (9.38). До сих пор в задачах рассматривался только один из двух процессов переноса. При исследовании направленной кристаллизации считалось, что кристалл растет из чистого расплава. При решении же задачи о кристаллизации цилиндра из пересыщенного раствора тепловые эффекты не учитывались. Но, как показал Франк [54], характер роста может определяться совместным действием обоих процессов переноса. В частности, расплав, из которого растет кристалл, может содержать примесь в таком количестве, что она, накапливаясь на фронте кристаллизации, приведет к снижению на нем температуры плавления. При кристаллизации из раствора температура у фронта роста может из-за выделения теплоты кристаллизации повыситься настолько, что равновесная концентрация там изменится. При одновременном учете обоих процессов значения температуры и концентрации, входящие в граничные условия, меняются, хотя форма граничных условий остается прежней. Уравнения переноса также сохраняют свой вид, [c.398]

Вычислив С< и qi, можно построить кривую распределения (рис. 1.13). Опыт показывает, что в общем случае после направленной кристаллизации первоначально однородного расплава примесь распределяется по слитку неоднородно. Это обусловлено двумя причинами 1) составы сосуществующих твердого тела и расплава в общем случае не совпадают 2) сосуществующие твердое тело и расплав в кинетическом плане неравноправны. Дело в том, что если в твердом теле примесь распределена неоднородно, ее концентрационный профиль выравнивается только за счет диффузии. В расплаве же помимо диффузионного массопереноса происходит перенос за счет перемешивания расплава. Кроме того, коэффициент диффузии примеси в расплаве больше, чем в твердом теле. Все это приводит к тому, что концентрации в расплаве выравниваются неизмеримо быстрее, чем в твердом теле. [c.14]

При направленной кристаллиза- ции расплава исходной концентрации Ср в случае диффузионного переноса первоначально образуюш,аяся твердая фаза имеет концентрацию как и при кристаллизации в условиях полного перемешивания расплава (рис. 1Х-4, а). Однако, поскольку скорость диффузии примеси в жидкой фазе значительно меньше скорости передвижения фронта кристаллизации, оттесняемая при этом примесь не будет успевать диффундировать в основную массу жидкости ( 0 < 1). Это приведет [4] к возникновению перед движуш,имся фронтом кристаллизации слоя жидкости с концентрацией примеси вьшхе Ср (рис. 1Х-4, б, в). [c.224]

От переноса энергии возбуждения между молекулами зависят такие процессы, как гашение флюоресценции, сенсибилизированная флюоресценция, защита молекул от химического разложения, сенсибилизированный фотолиз или радиолиз. Нужно установить, при каких условиях диффузия оказывает существенное влияние на такого рода процессы, зависящие от переноса энергии между молекулами, и выяснить влияние диффузии на скорость переноса возбуждения от молекул одного типа к молекулам другого типа. Пусть в среде молекул А находятся в некотором числе молекулы В, способные к восприятию возбуждения от возбужденных молекул А. Примем, что после возбуждения от молекул В к молекулам А обратно возбуждение не передается. Рассмотрим изменение концентрации возбужденных молекул А в окрестности молекулы В. Предположим, что начальная концентрация возбужденных молекул постоянна по объему. Спустя некоторое время вблизи всякой молекулы В установится пониженная концентрация молеку А, так как молекулы А, расположенные по соседству с молекулами В,теряют свое возбуждение быстрее. Кроме того, вблизи молекул В может быть нарушено равновесное распространение возбужденных молекул по их ориентации. Однако из-за большой сложности не будем касаться ориентационных эффектов. [c.50]

Следует теперь выяснить, при каких обстоятельствах справедливо уравнение (13.1) и скорость сорбции зависит только от диффузии в сорбенте, но не зависит от внешней диффузии в среде, окружающей зерно. Чтобы не рассматривать распределение потоков в окрестности зерна, примем более простую модель и предположим, что зерно окружено неподвижной пленкой жидкости, через которую происходит только диффузионный перенос вещества. Допустим, что за пределами этой пленки происходит полное перемешивание и концентрация постоянна. В таком случае вместо граничного условия (13.4) следует поставить [c.66]

Избыток сульфата никеля (последний как примесь чаще всего встречается в аноде) затрудняет процесс рафинирования. Участвуя в переносе тока, ионы никеля скапливаются в прика-тодном слое, затрудняя диффузию ионов меди. При более или менее высоких плотностях тока нарушается питание двойного слоя ионами меди, возникает заметная концентрациовная поляризация и связанный с ней предельный ток разряда ионов меди . Катодные осадки становятся рыхлыми, кристаллы не связанными (см. рис. 61—62), появляются включения раствора, на катоде начинается разряд ионов примесей, потенциалы которых близки к потенциалу меди, [c.150]

Перенос энергии при помощи диффузии помимо эффекта Дюфо имеет место только для молекул с внутренннми степенями свободы (поправка Эйкена). Прим. ред. [c.556]

Принципиальная схема аппаратуры для газофазной эпитаксии за счет реакций химического переноса показана на рис. VI.18. Галлий транспортируется в виде субхлорида, образующегося при пропускании хлористого водорода над расплавом металла. Мышьяк и фосфор — в виде арсина и фосфина. Донорную примесь (селен) вводят в виде селеноводорода. Иногда применяют теллур или кремний в виде теллурорганических соединений и силанов. Акцептор (цинк) поступает обычно за счет диффузии из пара уже после выращивания эпитаксиального слоя. Газом-носителем служит водород, очищенный пропусканием через нагретый палладиевый фильтр. Скорость выращивания достигает 40 мкм/мин. К достоинствам этого метода относится высокая чистота конечного продукта и большая степень его однородности кроме того, этот метод отличается простотой, надежностью, производительностью, и, следовательно, экономичностью. Недостаток метода — низкая степень использования исходных продуктов ( 3%), а также необходимость работы с токсичными веществами (гидриды мышьяка, фосфора, селена и теллура). Схему, показанную на рис. 1.18, обычно используют в лабораторных условиях. Для повышения производительности [c.148]

Рассмотрим условия возникновения концентрационного пере-охлаждеиня бинарного расплава при а<1 в случае переноса вещества в жидкой фазе только диффузней (перемешивание отсутствует). При направленной кристаллизации расплава исходной концентрацией f первоначально образующаяся твердая фаза имеет концентрацию аСр (рис. 2.3, а). Поскольку скорость диффузии примеси в жидкой фазе значительно меньше скорости передвижения фронта кристаллизации, оттесняемая при этом примесь не успевает диффундировать в основную массу жидкости. Это приводит к возникновению перед движущимся фронтом [c.50]

Пролл и Шрейр [33] справедливо отмечают, что каждое индивидуальное вещество, введенное как примесь, в сочетании с каждым электролитом представляет собой самостоятельную электрохимическую проблему тем не менее, упомянутые выше результаты, а также многочисленные данные по влиянию добавок на кинетику электрокристаллизации, позволили с очевидностью установить, что важнейшую роль при соосаждении примесей играет их адсорбция на катоде. При переносе частиц из объема раствора на катод основное значение имеет диффузия в ряде случаев существенно образование комплексов молекул примеси с ионами металла. Попадание в осадок веществ, не содержащихся в электролите (окислы, сульфиды), свидетельствует о том, что в этих случаях играют роль химические реакции, происходящие вблизи поверхности (или на поверхности) катода. Так, в [18] указывалось на возможность каталитического разложения серусодержащих добавок. [c.116]

Ассоциация дефектов имеет особо важное значение для диффузии иновалентных примесей, для которых перенос в виде комплексов зачастую дает решающий вклад. При этом поступательное движение комплекса осуществляется путем последовательных прыжков примеси в вакансию и поворотов диполей примесь — вакансия вокруг примеси. [c.229]

Выбор между двумя гипотезами, а также между двумя точками зрения на закон убывания пробега пульсаций в пределах второй гипотезы может быть сделан только на основании опытных данйых. Обнаружение турбулентных пульсаций и изучение закона их спадания по мере приближения к стенке представляет весьма сложную-задачу, и при современной технике измерений невозможно дать окончательный ответ в пользу той или иной гипотезы. Оказывается, что убедительные данные могут быть получены изучением диффузии рсстворенных веществ в т фбулентном потоке. Как будет показано ниже (см. 57), в настоящее время имеются данные, с несомненностью говорящие в пользу гипотезы постепенного угасания турбулентности в вязком подслое по закону (4,24). Поэтому мы примем в дальнейшем этот закон и будем пользоваться выражением (4,26) для Vтypб при нахождении профиля скоростей в зоне сопряжения. При выводе распределения скоростей в зоне сопряжения естественно предположить, что в этой области перенос импульса осуществляется турбулентными пульсациями, на которых, однако, сказывается уже влияние вязкости. Последнее означает, что закон спадания турбулентной вязкости (4,19) теряет силу в зоне сопряжения. Для коэффициента турбулентной вязкости в зоне сопряжения естественно написать интерполяционную формулу (сходная формула была дана Г. П. Питерских), промежуточную между (4,19) и (4,26) [c.40]

Интересно заметить, что при сильном резонансном переносе энергии возбуждения радиус эквивалентной сферы (10.11) не завйсит от размеров молекул, а лишь от константы а, харак-теризуюш,ей интенсивность межмолекулярного переноса энергии и коэффициента диффузии. Обычно значения а лежат в пределах 10 — 10 см 1сек, примем порядка lO см /сек. Тогда радиус эквивалентной сферы будет порядка 10 см. В ряде работ, например в [6], за последнее время было проведено решение этой задачи при граничном.условии (10.4). В предположении (10.4) радиус эквивалентной сферы должен быть, естественно, несколько больше, чем в (10.11). [c.53]

Слой порошка твердого вещества в этой системе имеет ширину приблизительно 2 см и длину 10 см. Он расположен на дне цилиндрической реакционной камеры длиной 12 см и диаметром несколько меньше 4 см. Чтобы получить значение верхней границы изменения концентраций, примем, что величина поверхности, через которую проходит диффузионньш поток, равна площади контура твердого вещества, т. е. 20 см . Эта величина меньше площади среднего сечения реактора (48 см ). Рассматриваемый поток в 4 раза слабее потока на этапе 1. Диффузионный путь равен половине диаметра трубки (2 см). Это значение можно сравнить с длиной соединительной трубки между реактором и ловушкой (10 см). Применяя уравнение (5.16) или (5.17), можно показать, что изменение концентраций, обусловленное процессами переноса на этапе 2, примерно в 20 раз меньше соответствующего изменения концентраций на этапе 1. Следовательно, влияние диффузии на этол1 этапе пренебрежимо мало. [c.141]

Еще одно явление, характерное для транспорта в жидкой мембране, — это концентрационная поляризация. Оно зависит от скорости потока через мембрану и от гидродинамических условий (коэффициентов массопереноса) до и после мембраны. Концентрационная поляризация может влиять на мембранный транспорт, и ее необходимо учитывать в уравнениях массопереноса через мембрану. Рассмотрим это на примере сопряженного транспорта нитрат- и хлорид-ионов. Примем, что вклад фиковской диффузии мал по сравнению с транспортом, обусловленным переносчиком, и что все нитрат-ионы переносятся через мембрану в виде комплексов с переносчиком. [c.348]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология