Массоперенос во внешней фазе

Массообменные процессы в системах с твердой фазой (процессы адсорбции, десорбции, сушки, кристаллизации, растворения, экстрагирования и др.) отличаются характером внешних гидродинамических явлений и условиями внутреннего массопереноса. Поэтому представляется целесообразным рассмотреть теоретические основы и методы повышения эффективности этой группы массообменных процессов с единой точки зрения и сделать некоторые обобщения. [c.3]

В системах с твердой фазой основными стадиями массопереноса являются перенос во внешней фазе (жидкости, газе или паре) и внутренний перенос (в твердой фазе). [c.178]

При наличии теплового эффекта реакции, очевидно, необходимо обеспечить подвод (съем) тепла за счет внешнего теплоносителя (хладоагента). Соответственно математическое описание должно включать и выражение (4.48) в уравнении теплового баланса. И, наконец, для реакций, протекающих в системе из двух (и более) фаз, необходимо учитывать массоперенос через границу раздела фаз в форме выражения (4.52). Таким образом, в зависимости от физико-химической природы реагентов, их характерного состояния, типа реакции (эндо- или экзотермическая) одной и той же модели структуры потоков будут соответствовать различные математические описания конкретных реакторов. [c.136]

МАССОПЕРЕНОС ВО ВНЕШНЕЙ ФАЗЕ [c.178]

Когда вклад внешней диффузии (перенос вещества во внешней фазе) в общий массоперенос в системах с твердой фазой имеет существенное значение При каких условиях величина внешнедиффузионного сопротивления массопереносу достигает максимального значения Запишите уравнения массоотдачи для массопереноса между жидкостью (газом) и твердой средой. [c.188]

Коэффициенты тепло- и массоотдачи в случае массопереноса во внешней фазе находят, обрабатывая экспериментальные данные в безразмерной форме [c.239]

С этой целью ниже будет рассмотрен процесс конвективной диффузии на каплю радиуса В, движущуюся в вязкой среде по закону Адамара — Рыбчинского, при условии, что сопротивление массопереносу сосредоточено целиком во внешней фазе и что в объеме внешней фазы диффундирующее вещество участвует в химической реакции первого порядка. Если в начальный момент времени концентрация вещества всюду во внешней фазе равна пулю, то задача сводится к решению уравнения [c.146]

Наиболее существенное отличие транспорта веществ через плоскую поверхность раздела фаз от транспорта в эмульсиях заключается в характере самой массопередачи. Если в первом случае возможно индивидуальное перемешивание каждой из фаз, то во втором циркуляция внутри капель возникает в результате передачи импульса из внешней фазы за счет сил вязкости. Объемы каждой из фаз при осуществлении массопередачи через плоскую границу раздела фаз велики по сравнению с объемами приведенных пленок, находящихся со стороны каждой фазы, и процесс массопереноса в силу этого квазистационарен [10]. Массопередача в эмульсиях осложнена, как известно, эффектами нестационарности. [c.115]

При оценке внутреннего сопротивления массопереносу с помощью коэффициентов массоотдачи суммарная скорость массопередачи может характеризоваться коэффициентами массопередачи Ку или Кх, выраженными соответственно по внешней фазе или по фазе сорбента. Эти коэффициенты определяются уравнениями [c.146]

Скорость массопереноса к пористому материалу определяется скоростью массопереноса к внешней поверхности частиц, характеризуемой внешним коэффициентом массоотдачи и скоростью массопереноса к внутренней поверхности сорбента. Внешние коэффициенты массоотдачи в газовой фазе можно рассчитать по уравнению [24] [c.65]

В качестве критерия оценки преобладающего влияния внешней нли внутренней диффузии на массообмен при адсорбции может служить величина диффузионного критерия Био (см. стр. 306). Так, при В1 30 скорость внешнего массопереноса настолько велика, что скорость процесса в целом определяется скоростью диффузии внутри зерна адсорбента, а при В 0,1 общая скорость процесса лимитируется скоростью внешней диффузии в газовой (жидкой) фазе. [c.571]

Скорость внутреннего массопереноса зависит от скоростей диффузии в порах сорбента, на его внутренней поверхности, в самой твердой фазе (для ионообменных смол), а иногда и от скорости химического взаимодействия с сорбентом. Коэффициент диффузии в порах Лп меньше соответствующего коэффициента диффузии во внешней среде его можно определить из уравнения [251 [c.65]

Суммарная скорость массопереноса может быть оценена коэффициентами массопередачи Ку или Кх (выраженными соответственно ио внешней или твердой фазам). Они определяются уравнениями [c.66]

Основные особенности внешнедиффузионного массопереноса в кипящем слое обусловлены развитой внешней поверхностью зерен катализатора и интенсивным перемешиванием фаз. [c.53]

Модели внешнего массопереноса. При кристаллизации смесей, образующих твердые растворы, согласно моделям первой группы, изменение концентрации жидкой фазы на элементарном участке колонны < 2 определяется продольной диффузией в жидкой фазе и передачей массы от кристаллической фазы к жидкости главным образом в результате перекристаллизации. Процесс массообмена на элементарной высоте колонны 2( см. рис. 6.2, а) описывается уравнением [c.197]

Продольное перемешивание газа в слое, вызванное различными факторами, в значительной степени зависит от гидродинамического режима процесса. Таким образом, коэффициент массопереноса Ро в уравнении (4.63) является величиной переменной. Мгновенные его значения будут различными на разной высоте работающего слоя. Постоянным Ро можно считать в тех случаях, когда коэффициент массообмена в твердой фазе Рз принимается независимым от величины адсорбции или в случае процесса, лимитируемого внешним массообменом. [c.204]

Уменьшение скорости сушки обусловлено следующими причинами. С уменьшением влажности материала вклад внутридиффузионного сопротивления в общее сопротивление процессу увеличивается. Общее сопротивление диффузии возрастает, а скорость сушки падает. При этом влагосодержание материала у его поверхности, снижаясь по мере сушки, может приблизиться к гигроскопическому. Снижается также концентрация пара у поверхности испарения, приближаясь к концентрации нара в газовой фазе. Вследствие уменьшения разности концентраций скорость внешнего массопереноса (от поверхности тела в газовую фазу) снижается, и скорость сушки уменьшается. [c.236]

Процессы массопереноса с участием твердой фазы проходят в несколько стадий. В отсутствие химической реакции это (рис. 10.45) ввод вещества в рабочую зону процесса с потоком сплощной фазы диффузия вещества из объема этой фазы через пограничную пленку к поверхности зерна внешняя диффузия) миграция вещества внутри зерна внутренняя диффузия) вывод вещества из рабочей зоны с твердой фазой. Разумеется, в случае переноса вещества из твердой фазы в газ, жидкость порядок стадий будет обратным. [c.871]

Масштабные преобразования уравнения Фика и граничных условий позволяют (разд. 1.8) сформулировать рад критериев подобия. Среди них — диффузионный критерий Био В1д = = рЛи/Ом, выражающий отношение пропускных способностей стадий внешнего (в пограничной пленке сплошной среды) и внутреннего (в твердой фазе) массопереноса. [c.873]

Если стадия внешней диффузии является существенно медленной (ее продолжительность гораздо больше, нежели любой другой стадии, В1д -> 0), то эта стадия контролирует массоперенос в целом — ее называют лимитирующей и говорят, что массообмен протекает в условиях внешней задачи. В этом случае проще прямо использовать уравнения конвективного массопереноса, не обращаясь к уравнению Фика. Если в качестве лимитирующей стадии выступает миграция вещества внутри зерна (тогда В1д -> оо), то говорят о внутренней задаче массопереноса. Однако возможны технологические ситуации, когда условия внешнего и внутреннего массопереноса весьма благоприятны, а существенно медленной стадией является подвод вещества в рабочую зону со сплошной средой или же ее отвод из рабочей зоны с твердой фазой. Тогда массообмен в рабочей зоне будет практически завершен, контакт фаз считается иде-альным, фазы уходят с равновесными концентрациями переносимого компонента. Это означает, что массоперенос происходит в условиях потоковой задачи по одной из фаз — той, что лимитирует массоперенос в целом. [c.873]

В условиях внешней задачи (только в этих условиях ) практически оправданно для некоторых процессов массообмена между дискретной (твердой) и сплошной фазами использование уже рассмотренных представлений о непрерывных стационарных (например, противоточных) процессах. При этом массоперенос относительно каждой перемещающейся частицы, конечно, остается нестационарным, но по отношению к выбранному сечению аппарата (т.е. — к неподвижному наблюдателю) стационарность процесса нарушена не будет. В аспекте [c.876]

Тогда внешняя и внутренняя стадии протекают с высокими скоростями, так что нестационарный акт массопереноса быстро завершается фазы приходят в равновесие. В этих случаях массообмен в целом может лимитироваться одной из потоковых стадий — подводом вещества в рабочую зону (в рассматриваемом примере — с потоком сплошной среды) или его отводом из рабочей зоны (с твердым телом с потоком твердых зерен, например). Это означает, что массоперенос протекает в условиях потоковой задачи, а контакт фаз является идеальным. При этом кинетические характеристики внешней ( , F) и внутренней ( ) , d) задач перестают влиять на интенсивность процесса в целом. [c.880]

В тех случаях, когда по величине сопоставимы пропускные способности внешней и внутренней стадий, уравнение Фика должно решаться в граничных условиях П1 рода — одна из смешанных задач массопереноса. Эти условия выражают равенство потоков вещества, подводимых конвекцией из сплошной фазы к границе с твердым телом и отводимых диффузией (массопроводностью) от границы внутрь тела [c.882]

Пусть теперь сопоставимы пропускные способности внешней и одной из потоковых стадий переноса вещества — тоже одна из смешанных задач. Здесь анализ массопереноса аналогичен рассмотренному в разд.10.8—10.10 для двух сплошных фаз процесс определяется отношениями пропускных способностей а = pF/L и (или) Ь = f>pF/mG. [c.883]

Разделение фаз достигается простым извлечением бумажного диска из турбулизируемой внешней фазы. Определение количества оставшегося на диске вещества может быть проведено любым подходящим аналитическилг методом, однако наиболее удобен метод радиоктивных индикаторов. При этом о концентрации оставшегося вещества судят по интенсивности излучения радиоактивного индикатора. Если солевой состав водной фазы незначителен, то за массопереносом вещества в системах электролит — неэлектролит можно наблюдать без разделения фаз , используя метод электропроводности. [c.120]

Таким образом внешний диффузионный и внешний к нeти-ческий режимы можно рассматривать в прямом соответствии с тем, будет ли fe < или наоборот. Однако, следует отметить, что скорость реакции Га может быть достаточно высока для того, чтобы обусловить не пренебрежимо малое сопротивление массопереносу в газовой фазе и вместе с тем все еще достаточно низка, чтобы X была намного больше среднего диаметра пор. В этом случае имеет большое значение как диффузия в газовой фазе, так и внутри катализатора, что отмечается в работах Джойя [38], а так- -же Красука и Смита [39]. [c.99]

Рассматривая совокупность физико-химических эффектов и явлений, имеющих место в процессе взаимодействия ансамбля кристаллов с раствором при наличии внешних воздействий, можно выделить пять уровней иерархии этих эффектов I) совокупность явлений на атомарно-молекулярном уровне 2) эффекты в масштабе надмолекулярных или глобулярных структур 3) множество физико-химических явлений, связанных с движением единичного кристалла, с учетом кристалло-химической реакции и явлений межфазного энерго- и массопереноса 4) физико-химические процессы в ансамбле кристаллов, перемещающихся стесненным образом в сплошной фазе 5) совокупность процессов, определяющих макрогидродинамическую обстановку в масштабе технологического аппарата в целом. [c.7]

Адсорберы с кипящим слоем поглотителя. Как отмечалось (см. главу И), в кипяшем слое размеры частиц адсорбента меньше, чем размеры его частиц в неподвижном слое, что способствует уменьшению внутридиффузионного сопротивления твердой фазы и приводит к существенному увеличению поверхности контакта фаз. В кипящем слое при прочих равных условиях интенсивность внешнего массопереноса также выше, чем в неподвижном слое, вследствие больших скоростей газа, движущегося через слой. [c.577]

На практике все эти факторы могут проявляться в любых комбинациях как следствие неустойчивости или переходного характера течения среды либо хода физикохимических процессов, а также в результате движения межфазной цоверхности, вызванного массотеплообменом они могут быть и следствием искусственных периодических воздействий на систему. Примерами могут служить нестационарность массотеплопереноса на начальной и конечной стадиях процесса (являющаяся одной из причин так называемого концевого эффекта), изменение объема дисперсной фазы, вызванное ростом или растворением капель и пузырей, наложение пульсаций на поток л идко-сти. Важно подчеркнуть также, что процесс массопереноса внутри капли даже при стационарных внешних условиях обычно оказывается существенно нестационарным. [c.274]

Задачи, решаемые Ф.-х. г., условно делят на внешние, внутренние и смешанные в зависимости от протяженности фазы, определяющей скорость гюсцесса переноса, и толщины пофаничного слоя вблизи межфазной фаницы, где происходит осн. изменение концентрации, т-ры или скорости движения среды. Напр., расчет массопереноса компонента А к одиночной капле, движущейся в потоке др. жидкости (экстракция), сводится к разл. задачам если лимитирующей стадией является перенос компонента А в окружающем каплю потоке, говорят о внешней задаче. Напротив, если лимитирующей является конвективная диффузия внутри капли, а толщина слоя 5, м. б. соизмерима с радиусом капли Го, задача становится внутренней. Наконец, если скорости переноса А снаружи и внутри капли соизмеримы, расчет массопереноса приводит к смешанной задаче. Внеш. задачи характ ны для конвективного тепло- и массопереноса в потоках, о гекающих одиночные твердые тела, капли, [c.89]

В предлагаемой читателю книге существенное внимание уделяется общим вопросам нестационарного массопереноса в процессах с твердой фазой. Особенности гидродинамики и внешней мас-соотдачи изложены кратко. При анализе отдельных процессов [c.3]

Метод ВЭТС внешне напоминает определение Н по ВЕП. Однако там учтены характерные особенности контактного массообмена, здесь они игнорируются путем отказа от реальной поверхностной модели. Иначе говоря, математическое описание по методу ВЭТС (ступенчатая модель массопереноса) не соответствует физике процесса (непрерывному контакту фаз). Попытки чисто эмпирического (вне физической модели) учета кинетики процесса в расчетных формулах для ВЭТС — малопродуктивны, сами формулы — ненадежны и непрогнозны при выходе за исследованные в эксперименте диапазоны изменения натуральных параметров процесса и конструктивных характеристик аппаратуры. [c.851]

В большинстве случаев теоретическое определение коэффициентов массоотдачи проводят, рассматривая процесс массопереноса для каждой фазы в отдельности вне частицы (внешняя задача) или внутри частицы (внутренняя задача). Фактически это означает, что при решении задачи не учитывается влияние массопереноса в одной фазе на скорость массопереноса в др)той. Очень часто такая постановка вполне допустима. Во многих практических задачах перенос массы в одной из фаз либо вовсе отсутствует (растворение твердой частицы или пузырька однокомпонентного газа (пара) в жидкости, испарение капли однокомпонентной жидкости в газовом потоке и т. п.), либо скорость его значительно выше, чем во второй фазе. В последнем случае говорят, что процесс массопередачи лимитируется сопротивлением второй фазы. Так, при абсорбции хорошо растворимых газов и паров (NH3, НС1, HF, SO2, SO3, этанол, ацетон и др.) из газовой смеси водой в барботажных аппаратах скорость массопередачи лимитируется скоростью диффузии этих газов в пузырьках. Наоборот, процесс массопередачи при водной абсорбции плохо растворимых газов (О2, СО2, NO, N2O) лимитируется сопротивлением водной фазы. В обоих указанных случаях концентрацию переносимого компонента на межфазной поверхности со стороны г-й фазы можно считать известной и равной концентрации, находящейся в равновесии с постоянной концентрацией компонента во второй фазе. Таким образом, для решения уравнения (5.3.1.1) можно использовать граничное условие 1-го рода (см. подраздел 5.2.2). Это существенно упрощает решение задачи. В экспериментах определяют обычно не коэффициенты массоотдачи , (см. уравнение (5.2.4.1)), а коэффициенты массопередачи К(, определяемые уравнениями (S.2.6.2.). Однако проводить эксперимент стараются таким образом, чтобы массоперенос во второй фазе либо отсутствовал, либо протекал значительно быстрее, чем в первой фазе. Тогда коэффициент массоотдачи в первой фазе будет равен экспериментально определенному коэффициенту массопере- [c.274]

Массообмен к каплям обычно протекает в процессах экстракции, а его интенсивность определяется как внутренним, так и внешним диффузионным сопротивлением. В фавитационных экстракционных колоннах для эффективного массопереноса размер капель должен удовлетворять условию (6.10.4.1). В противном случае капли при всплытии сохраняют сферическую форму. Таким образом, реализация эффективного процесса массопереноса связана с дилеммой — получить высокую поверхность контакта фаз, т. е. уменьшить размер капель 5, или повысить коэффициент массоотдачи, т. е. увеличить 6. [c.598]

Безразмерный комплекс Bi = l/D называется диффузионным критерием Био. По форме он аналогичен диффузионному критерию Нуссельта — формула (1.172). Между этими критериями имеется, однако, принципиальное различие, заключающееся в том, что в критерий Био входит коэффициент массоотдачи р в жидкости и коэффициент диффузии вещества D в твердом теле, тогда как в диффузионном критерии Нуссельта все величины относятся к одной фазе. Величины 1 D и 1/р выражают сопротивления массопереносу, обусловленные, соответственно, диффузией внутри пористого твердого тела (внутренней диффузией) и переносом вещества с поверхности твердого тела в раствор (внещней диффузией). Поэтому критерий Био — обобщенная переменная, выражающая отношение внутридиффузионного сопротивления к внешнедиффу-зионному. Если скорость процесса, лимитируется внутренней диффузией, т. е. l/D e> 1/р, то значения Bi получаются большими. В пределе при D - 0 критерий Bi оо. Если лимитирующим фактором является внешняя диффузия, т. е. 1 D <С 1/Р (внутридиффу-зионное сопротивление намного меньше внешнедиффузионного), то значения Bi получаются небольшими и в пределе Bi = 0. В реальных процессах значения Bi находятся в пределах О < Bi < оо. [c.456]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология