Массообмен конвективный и молекулярный

Массообмен осуществляется путем молекулярной, турбулентной или конвективной диффузии, из которых наиболее медленной является первая. Перенос вещества внутри неподвижной фазы осуществляется только путем молекулярной диффузии. В движущейся среде перенос вещества может происходить как молекулярной диффузией, так и конвективным переносом самой средой в направлении ее движения. [c.24]

Основным физико-химическим процессом экстракции является обмен между органической и водными фазами до достижения равновесия. Массообмен осуществляется на межфазной фанице в результате перехода компонентов из фазы, где концентрация выше равновесной, в фазу, где концентрация ниже равновесной. Массообмен лимитируется встречным диффузионным транспортом компонентов от границы в объем фазы и наоборот. Очень медленный процесс молекулярной диффузии должен быть дополнен конвективной диффузией в объеме фазы, для чего необходимо создать в ней интенсивные вихревые токи с помощью гидродинамических воздействий. [c.169]

При отсутствии циркуляции внутри частицы уравнения конвективной диффузии сводятся к уравнению молекулярной диффузии. Будем рассматривать массообмен, осложненный прямой бимолекулярной реакцией дробного порядка. Для обратной реакции приведем два случая -мономолекулярную и бимолекулярную реакцию. Рассмотрим общий случай соизмеримых сопротивлений фаз. Циркуляцией внутри частицы можно пренебречь в системе жидкость-газ из-за больщих значений д или при наличии ПАВ, тормозящих циркуляцию. [c.284]

Второй подход к процессу промывки заключается в рассмотрении его как массообменного процесса, в котором замещение фильтрата промывной жидкостью происходит в соответствии с законами конвективной и молекулярной диффузии. [c.37]

Конвективная диффузия. Количество вещества, переносимого в пределах фазы вследствие конвективного переноса вместе с самой средой в направлении ее движения, пропорционально скорости движения среды. Суммарный перенос вещества в результате конвективного переноса и молекулярной диффузии по аналогии с теплообменом называют конвективным массообменом или конвективной диффузией. [c.26]

Полученные ранее дифференциальные уравнения молекулярной и конвективной диффузии не решаются аналитически в общем виде. Однако они могут быть использованы для получения безразмерных критериев подобия, применение которых при обработке экспериментальных данных по массообмену позволяет получать достаточно простые расчетные уравнения. Применение критериев подобия указывает более рациональные пути постановки эксперимента (какие величины следует измерять в опытах, в каком виде обрабатывать опытные данные и в каких пределах справедливы полученные экспериментальные зависимости). [c.46]

Суммарный перенос вещества вследствие конвективного переноса и молекулярной диффузии, по аналогии с теплообменом, называют конвективным массообменом, или конвективной диффузией. [c.392]

Массообмен менаду пузырем и непрерывной фазой в двумерном слое исследовался как теоретически, так и экспериментально в работе [29]. Рассматривался круглый цилиндрический пузырь постоянных размеров, поднимающийся с постоянной скоростью в плоском псевдоожиженном слое. Предполагалось полное смешение вещества в области циркуляции. Процесс конвективной диффузии считался протекающим в диффузионном пограничном слое у внешней поверхности облака. Авторы предполагали, что процесс переноса вещества в плотной фазе определяется молекулярной диффузией. Уравнение конвективной диффузии в погра- [c.126]

При массообмене в неподвижной среде = гю = гю — О, а конвективная составляющая в левой части уравнения (Х,16) равна нулю, и уравнение обращается в дифференциальное уравнение молекулярной диффузии [c.394]

Массообменные процессы основаны на избирательном обмене отдельными компонентами между фазами многокомпонентных систем через поверхности контакта фаз. Переход распределяемого компонента через поверхность контакта в другую фазу определяется законами молекулярного, конвективного и турбулентного переноса. К массообменным процессам относятся экстракция, кристаллизация, абсорбция, адсорбция и др. [c.719]

Как отмечалось выше, массообменные процессы протекают лишь при нарушении фазового равновесия. Только при этом условии распределяемое вещество переходит из одной фазы в другую. При этом различают два вида переноса ъQm.e ъ2i-молекулярный и конвективный. [c.8]

Аппараты, используемые для проведения процесса экстракции, называются экстракторами. Время пребывания жидкостей в них определяется в большинстве случаев скоростью переноса массы из одной фазы в другую за счет взаимодействующих между собой процессов молекулярной и конвективной диффузии. Именно поэтому процесс экстракции относится к классу массообменных процессов химической технологии. Причины возникновения диффузионного потока рассмотрены в 1.4.1. Скорость процесса молекулярной диффузии в жидкостях очень мала, поэтому основная функция аппаратов для проведения процесса экстракции заключается в том, чтобы максимально интенсифицировать процесс массопереноса. Принципы и способы такой интенсификации, вытекающие из теории массопереноса, которая подробно рассматривается в разделе 5, достаточно хорошо известны. [c.36]

Разработка методов расчета мембранных процессов и аппаратов непосредственно связана с механизмом процессов. При решении данной проблемы возможны различные подходы. Один подход состоит в том, чтобы на основе уравнений гидродинамики (Навье — Стокса и неразрывности потока) и массопереноса (конвективной и молекулярной диффузии) получить уравнения для определения основных технологических характеристик (селективности, проницаемости, требуемой поверхности мембран). Этот подход наиболее верен. Его стремятся использовать для решения подобных задач применительно ко всем другим широко известным массообменным процессам (абсорбция, экстракция, ректификация и т. д.). Однако этот путь оказывается очень сложным трудно найти распределение концентраций в пограничных слоях фаз, часто затруднительно определить поверхность контакта фаз и т. д. Поэтому часто используют другой подход, широко применяемый в инженерных расчетах тепло-массообменной аппаратуры процесс разбивают на отдельные стадии, находят уравнения для определения скорости переноса на каждой стадии и по уравнению массопередачи рассчитывают необходимую поверхность массопереноса, в данном случае — рабочую поверхность мембраны. [c.162]

Из приведенной краткой характеристики следует, что для всех перечисленных процессов общим является переход вещества из одной фазы в другую, или массопередача. Переход вещества из одной фазы в другую связан с явлениями конвективного переноса и молекулярной диффузии, поэтому перечисленные выше процессы получили название массообменных, или диффузионных, процессов. [c.229]

Массообмен в пограничном слое. В технологической аппаратуре скорости движения потоков капельных жидкостей, а также паров и газов обычно таковы, что значения диффузионных критериев Пекле, как правило, значительно превышают единицу. Наиболее характерно это для капельных жидкостей, имеющих большие величины диффузионных критериев Прандтля, значительно превышающих единицу. При высоких Ре конвективный перенос в основном потоке значительно превышает перенос вследствие молекулярной диффузии и, следовательно, слагаемыми правой части дифференциального уравнения (1.20) можно пренебречь по сравнению с конвективными слагаемыми левой части. Таким образом, для стационарного процесса уравнение [c.26]

Для случая массопереноса значения числа Пекле являются весьма большими (скажем, превышающими 1000), а волновые числа для умеренных чисел Рейнольдса (Ре 10) превышают 10-. Следовательно, член в левой части уравнения (7.5), описывающий конвективную диффузию, может быть значительно больше, чем члены, описывающие молекулярную диффузию. Пренебрегая последними, можно получить в качестве нулевого приближения тривиальное решение с = с или с = сг). Это можно трактовать так, что либо равновесие достигается мгновенно, либо массообмен не происходит вообще. Последний вывод является следствием того факта, что предельно малые временной и пространственный масштабы волнового процесса оказываются сравнимыми с естественными масштабами массопереноса. Вот почему концентрация растворенного вещества остается почти постоянной в этих небольших промежутках. [c.120]

Скорости движения молекул в газах и жидкостях почти одинаковы, однако в газе молекулы проходят значительно большее расстояние, прежде чем столкнуться (вследствие более низкой плотности), поэтому коэффициенты диффузии в газе в 10 —10 раз выше, чем в жидкости. Этот факт получает отражение в пропорциональности между Dg и величиной, обратной давлению в системе. Результатом любого диффузионного процесса с участием молекул, имеющих различную массу, является массообмен через некоторую плоскость в системе, причем наличие градиента плотности усложняет процесс конвективного смешивания. В газах этот эффект мал и коэффициент диффузии почти не зависит от концентрации вещества. Имеющиеся экспериментальные данные показывают, что величина Dg с изменением состава системы изменяется на 2—9% в зависимости от разницы молекулярных весов компонентов [2]. Это обстоятельство делает возможным использование в ГХ коэффициентов диффузии в газовой фазе Dg для надежного определения диффузионных эффектов. [c.175]

В хроматографии размывание зоны связано с двумя факторами продольной диффузией и массообменом. Под продольной диффузией обычно понимают совокупность молекулярной диффузии, конвективного перемешивания вещества и размывания, связанного с профилем скорости. [c.31]

Несостоятельность применения пленочной теории абсорбции вытекает и из того факта, что в современной промышленности при больших масштабах производства стремятся интенсифицировать производственные процессы путем максимально возможного увеличения скоростей жидкостей и газов. В этих условиях массообмен обусловливается главным образом конвективной диффузией, а не молекулярной. В связи с этим пленочная теория абсорбции, полностью построенная на молекулярной диффузии, является до известной степени тормозом для разработки методов интенсификации процесса абсорбции. [c.592]

До последнего времени процесс абсорбции объяснялся только с точки зрения пленочной теории, по которой предполагается наличие на поверхности раздела фаз двух пленок — газообразной и жидкой. Образующийся пограничный слой создает основное сопротивление прохождению газа из газовой смеси в жидкую фазу. Процесс абсорбции сводится, таким образом, к диффузии газа через газовую пленку, образованию раствора и диффузии раствора через жидкостную пленку. Однако при значительных скоростях протекания жидкости и газа массообмен обусловливается в основном не молекулярной диффузией через пленки, которая, конечно, имеет место, а конвективной диффузией. Подобное представление о характере процесса абсорбции позволяет исходить из общих уравнений массопередачи, что несколько упрощает расчет. [c.370]

Уравнения (13) и (14) учитывают перенос вещества из элементарного объема неподвижной жидкости только за счет молекулярной диффузии, что далеко не соответствует реальным объектам—реакционно-массообменным аппаратам, где одновременно протекают диффузия, конвекция и химическая реакция. Анализ таких сложных процессов проводят [116] с помощью наиболее простой и наглядной пленочной модели. Предположим, что для рассматриваемого случая десорбции имеются две стадии — конвективно-диффузионный перенос веществ В и О из жидкости к границе раздела фаз и аналогичный процесс переноса от границы раздела фаз в газовую смесь, содержащую в общем случае какой-то инертный газ. Распределение концентраций в таком процессе для компонента В показано на рис. 2. [c.22]

Следует отметить, что в замкнутом реакционном объеме всегда имеется циркуляционное движение реагентов (циркуляционные потоки), обусловленное конвективным массообменом. Но характер изменения показателей технологического режима не зависит от интенсивности циркуляции и перемешивания. Например, для гетерогенных процессов в случае отсутствия перемешивания перенос вещества к поверхности контакта фаз будет определяться молекулярной диффузией, и кривые изменения во времени концентрации и степени превращения (рис. 6.2) могут иметь лишь более пологий вид по сравнению с процессом, протекающим в условиях интенсивного перемешивания. Если скорость химической реакции меньше скорости подвода реагентов за счет молекулярной диффузии, то применение перемешивания вообще не окажет влияния на изменение показателей процесса во времени. Как отмечалось в главе 5, это характерно для протекания процессов в кинетической области. [c.96]

Такая запись просто предполагает, что поток пропорционален градиенту концентрации в направлении по нормали к стенке. Членом уравнения, описывающим конвективный массообмен, пренебрегают и допускают, что молекулярная и вихревая диффузия происходят параллельно. Последнее утверждение подвергалось сомнению (см. раздел. 4.8), хотя оно и не кажется необоснованным. [c.179]

Дифференциальное уравнение массообмена в движущейся среде. Выделим в потоке данной фазы элементарный параллелепипед с ребрами йх, йу и йг, ориентированными относительно осей координат, как показано на рис. Х-4. Рассмотрим материальный баланс по распределяемому веществу для параллелепипеда при установившемся массообмене. Распределяемое вещество проходит сквозь грани параллелепипеда как путем-конвективного переноса, так и путем молекулярной диффузии. [c.414]

Коэффициент массоотдачи является не физической константой, акинетической характеристикой, зависящей от физических свойств фазы (плотности, вязкости и др.) и гидродинамических условий в ней (ламинарный или турбулентный режим течения), связанных в свою очередь с физическими свойствами фазы, а также с геометрическими факторами определяемыми конструкцией и размерами массообменного аппарата. Таким образом, величина р является функцией многих переменных, что значительно осложняет расчет или опытное определение коэффициентов массоотдачи. Величинами последних учитывается как молекулярный, так и конвективный перенос вещества в фазе. [c.421]

Колонный аппарат может работать в трех гидродинамических режимах ламинарном, промежуточном и турбулентном. При малых значениях критерия Рейнольдса преобладает молекулярный массообмен. С увеличением числа Рейнольдса приобретает значение и конвективный массообмен. Развитие турбулентности может привести к разрыву граничной поверхности фаз, если силы поверхностного натяжения не в состоянии этому противодействовать. В результате разрыва поверхности фаз повышается эмульгирование — резко возрастает массопередача и гидродинамическое сопротивление. [c.115]

Диффузия и конвективный массообмен. Рассмотрим молекулярную (концентрационную) диффузию, вызываемую- неравномерным распределением концентрации компонентов. Процесс направлен к выравниванию концентраций в системе, при этом вещество переносится из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией. Диффузия характеризуется потоком массы, т. е. количеством вещества, проходящ1Гм за некоторое время через данную поверхность в направлении нормали к ней. Обозначим поток массы /, плотность потока массы — =А11ЛА. Между потоком массы и концентрацией вещества на основе обобщения [c.21]

Обработка эскпериментальных данных на основе теории подобия в виде критериальных уравнений позволяет определять значения коэффициентов массоотдачи р, учитывающих в пределах каждой фазы влияние на массообмен общего переноса вещества за счет молекулярной и конвективной диффузии. [c.301]

В так называемой пленочной теории массообмена Льюиса и Уитмана (которой до последнего времени. пользовались ири исследовании диф-фузионных процессов) массообмен рассматривается как процесс, определяемый явлениями молекулярной диффузии но при этом не учитывается конвективный обмен, возникающий при взаимном течении двух фазовых потоков в колонных аппаратах. По этой теории возможность существования режима развитой турбулентности потоков в колонне исключается, поэтому и не указываются пути интенсификации диффузионной аппаратуры. [c.491]

Необходимые условия корректности Д. п. м. 1) значит, превышение концентрации атмосферного реагента над концентрацией реагента, вводимого в зону р-ции 2) достаточно малая линейная скорость потока вводимого реагента, обеспечивающая практически во всей зоне р-ции диффузионный массоперенос 3) для термометрич. варианта-отсутствие хим. и неконтролируемых физ. возмущений в зоне р-ции ти введении в нее датчика т-ры. ДИФФУЗИОФОРЕЗ, см. Электроповерхностные явления. ДИФФУЗИЯ (от лат. diffusio-распространение, растекание, рассеивание), перенос частиц разной природы, обусловленный хаотич. тепловым движением молекул (атомов) в одно-или многокомпонентных газовых либо конденсир. средах. Такой перенос осуществляется при иаличии градиента концентрации частиц или при его отсутствии в последнем случае процесс наз. самодиффузией (см. ниже). Различают Д. коллоидных частиц (т. наз. броуновская Д), в твердых телах, молекулярную, нейтронов, носителей заряда в полупроводниках и др. о переносе частиц в движущейся с определенной скоростью среде (конвективная Д ) см. Массообмен, Переноса процессы, о Д. частиц в турбулентных потоках см. Турбулентная диффузия. Все указанные виды Д. описываются одними и теми же феноменологич соотношениями. [c.102]

Массообмен осуществляется путем молекулярной, турбулентной и конвективной диффузии, из которых наиболее медленной является первая. Основное сопротивление массообмена происходит в пограничных слоях у границы раздела фаз. Увеличение массообмена может быть достигнуто повышением относительных скоростей фаз, что ведет к уменьшению толщины пограничного слоя, росту турбулентной и конвективной составляющих переноса вещества, увеличению поверхности контакта взаимодействующих фаз и движущей силы процесса, например, путем повышения коэффициента про-тивоточности или изменения рабочих условий — температуры, давления. Различают два варианта массообмена односторонний (например, при абсорбции компоненты из газовой фазы переходят в жидкую) и двухсторонний (при ректификации). [c.108]

При наличии в жидкости, в которой растут или растворяются пузырьки газовой фазы, значительных потоков, наряду с молекулярной диффузией может происходить конвективный массоперенос, увеличивающий скорость массообмена. Некоторые теоретические и экспериментальные исследования закономерностей конвективного массообмена между газовыми пузырьками и жидкостью выполнены в работах [67, 78, 99]. Однако экспериментальная проверка закономерностей роста или растворения отдельных пузырьков газа в жидкости в этих случаях достаточно затруднена и для расчетов используют обычно критериальные зависимости между обобщающими параметрами, описывающими процесс. Детальное обсуждение закономерностей массообмена в этом случае выполнено, например, в работах [77,79,81, 100] и составляет предмет изучения уже не столько газовых эмульсий, сколько массообмениых процессов. [c.42]

Промывка осадка как диффузионный (массообменный) процесс, протекающий в определенной гидродинамической обстановке, состоит в том, что вымывание растворенного компонента промывной жидкостью происходит в результате диффузии конвективной и молекулярной в проточных каналах, молекулярной в Туликовых порах, адсорбции и десорбции компонентов из жидкой фазы на новерч-ность твердой фазы и обратно. [c.40]

Для массообменных процессов наиболее важен перенос целевого компонента в поперечном потоку направлении, нормальном твердой (или жидкой) поверхности. В основной части потока-носителя, в его турбулентном ядре мощный турбулентный перенос (-Отурб -О) практически выравнивает концентрацию целевого компонента в направлении, перпендикулярном стенке. Однако в пристенном ламинарном слое, где отсутствуют турбулентные пульсации и скорость движения среды в поперечном направлении равна нулю, единственным механизмом переноса целевого компонента к стенке (или от нее) может быть перенос за счет молекулярной диффузии. В промежуточном слое (рис. 1.13) между пристенным слоем и ядром потока конвективный, диффузионный и турбулентный переносы компонента могут быть сравнимы по величине. [c.348]

На основе уравнений гидродинамики (Навье — Стокса и неразрывности потока) и массопереноса (конвективной и молекулярной диффузии) получают уравнения для определения основных технологических характеристик (селективности, проницаемости, требуемой иоверхности мембран). Этот подход стремятся использовать для решения подобных задач нрименительно ко всем другим широко известным массообменным процессам (абсорбция, экстракция, ректификация и т, д.). Од- [c.397]

В большинстве случаев массообменные процессы сопровождаются теплообменом, который оказывает влияние на их скорость. Ско- рость массопередачи при заданной температуре зависит от интенсивности молекулярной диффузии, т. е. способности одного вещества самопроизвольно проникать в другое за счет беспорядочного теплового движения молекул. В движущейся среде массонередача может осуществляться также за счет конвективного переноса массы. Суммарный процесс, который складывается из молекулярной диффузии и конвективного переноса, носит название конвективной диффузии. [c.153]

Механизм гетерогенных процессов сложнее гомогенных, так как реагирующие вещества находятся в разных фазах и подвод их к поверхности раздела фаз, где происходит химическое взаимодействие, а также массообмен между фазами осуществляются в результате молекулярной и конвективной диффузии, которые накладываются на основной химический процесс. Усложнение вносят также процессы теплообмена и процессы, обусловленные особенностями гидродинамики потока. Только с учетом всех факторов, влияющих на технологический процесс, можно установить рис. Щ. 1. Схема горения угля условия, обеспечивающие макси- уголь 2—зола Я—пограничный слой мальную его интенсивность, и уп-равлять этим процессом. [c.69]

Массообменом называется процесс переноса массы вещества в пространстве с неоднородным распределением концентрации этого веи1ества (в общем случае — неоднородным распределением химического потенциала вещества, являющегося функцией температуры, давления и концентрации). Явления массопереноса объясняются диффузией компонентов в смеси веществ. Механизмы диффузии и теплопроводности идентичны оба процесса обусловлены хаотическим тепловым движением молекул. Распространение массы вещества в движущейся смеси веществ, т.е. конвективный массообмен, происходит одновременно как за счет молекулярной диффузии, так и за счет конвективного переноса вещества. [c.14]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология