Диффузионный поток при естественной конвекции

Третий механизм массопереноса — конвекция, т. е. перенос вещества вместе с потоком движущейся жидкости. В естественных условиях конвекция возникает в результате градиента плотности раствора, который, в свою очередь, является следствием концентрационных изменений в поверхностном слое или связан с разогреванием приэлектродного пространства при прохождении электрического тока. Естественная конвекция может быть вызвана также выделением газообразных продуктов электродных реакций. Искусственную конвекцию создают перемешиванием электролита или вращением самого электрода. Конвекция не может устранить диффузию, так как по мере приближения к электроду скорость движения жидкости относительно его поверхности падает, а градиент концентрации возрастает. Поэтому чем ближе к поверхности, тем большую роль в процессе массопереноса играет диффузионный механизм. [c.172]

Изменение плотности жидкости при изменении температуры гораздо слабее, чем при изменении концентрации. Поэтому при малых перепадах температуры вызванный ими диффузионный поток оказывается меньше, чем вызванный изменением концентрации. Приведенная формула естественной конвекции получена в предположении о ламинарном течении жидкости в диффузионном слое, которое часто нарушается на опыте. [c.178]

При работе гальванических ванн приходится часто сталкиваться с явлениями естественной конвекции. Естественная конвекция вызывается изменением плотности раствора при протекании электродного процесса. Изменение плотности связано с расходом реагирующего вещества, а также с неравномерным распределением температуры. Естественная конвекция возникает в условиях, если градиент плотности раствора направлен перпендикулярно к полю тяжести или так, что плотность возрастает вверх. Наиболее просто описывается естественная конвекция к гладкой пластинке, расположенной вертикально в поле тяжести. Значительно сложнее теоретически обработать естественную конвекцию при горизонтальном расположении электрода, когда вблизи поверхности могут возникать турбулентные вихревые потоки. Эффективная толщина диффузионного слоя при естественной конвекции к вертикальной пластинке выражается уравнением [c.167]

Приведенные уравнения концентрационной поляризации по Нернсту содержат величину б, теоретический расчет которой связан с большими трудностями. При выводе уравнений предполагалось, что конвективный перенос вещества отсутствует, а толщина диффузионного слоя постоянна. Однако опыт показывает, что б существенно зависит от свойств раствора — плотности, вязкости, коэффициентов диффузии реагирующих ионов. Изменение концентрации электролита в приэлектродном пространстве немедленно влечет за собой изменение плотности и вязкости раствора. Возникающие конвективные потоки вызывают медленное движение электролита у поверхности электрода, называемое естественной конвекцией. Экспериментальные и расчетные данные свидетельствуют о том, что в условиях естественной конвекции толщина диффузионного слоя составляет величину порядка 10-2 см. [c.282]

В уравнении движения (2.2.12) первый член в правой части характеризует влияние естественной конвекции в поле гравитации. В уравнении энергии (2.2.14) представляет собой суммарную плотность теплового потока, обусловленную молекулярным механизмом переноса (теплопроводностью и переносом энтальпии I диффузионными потоками), / — диффузионный массовый поток, и — внутренняя энергия. [c.34]

ДИФФУЗИОННЫЙ ПОТОК ПРИ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ [c.117]

Рис. 75. Потоки раствора внутри диффузионного слоя при естественной конвекции для катодного осаждения меди из 0,6 Л/ раствора СиЗО с суспензией канифоли (экспозиция — 2 сек с перерывом масштабная линия — 0,1 см высота над краем катода — 2,5 см).

В порах электродов практически нет естественной конвекции жидкости. Существуют два способа подачи растворенных в жидк(.)сти компонентов реак ],ин с наружной поверхности к внутренним реакционным зонам (или отвода продуктов реакции в обратном направлении) а) путем диффузии в неподвижной жидкости (диффузионный электрод) и б) вместе с потоком жидкости, проходящим через пористый электрод под действием [c.323]

Таким образом, для интенсификации массообменных жидкофазных процессов (к которым можно отнести растворение, экстрагирование и выщелачивание) можно с успехом применять мощный ультразвук. Действие упругих колебаний как ультразвукового, так и звукового диапазонов в жидкой среде позволяет использовать эти колебания для интенсификации самых различных процессов (таких, как диспергирование, эмульгирование и деэмульгирование, образование суспензий, смешение, кристаллизация, полимеризация и деполимеризация, многие химические реакции и т. д.). Наложение звукового поля на процесс растворения различных кристаллических веществ позволяет увеличить скорость растворения в 3—20 раз по сравнению с начальным неинтенсивным растворением в результате естественной конвекции. При экстрагировании ультразвук может интенсифицировать процесс за счет увеличения в акустическом поле проницаемости некоторых пленок растительного или животного происхождения. В этих случаях процесс диффузионного переноса ускорялся примерно в два раза. Наконец, в крупнопористых материалах эффект звукового давления может изменить механизм диффузионного переноса, увеличив общую скорость процесса извлечения за счет интенсификации потоков в порах и капиллярах. [c.173]

Хотя гидродинамические эффекты во многих случаях кристаллизации играют не менее важную роль, чем теплопроводность и диффузия, все же количественных исследований в этой области проведено, по-видимому, несравненно меньше, чем по диффузионной задаче Стефана и другим аналогичным задачам. [Впрочем, к исследованию влияния перемешивания на некоторые кристаллизационные процессы часто прибегают в химической промышленности (см., например,[280, 281]).] Такую недооценку можно объяснить несколькими причинами. Во-первых, если в опытах жидкая фаза специально не перемешивается, то о возможности естественной конвекции часто забывают. Во-вторых, если существование потоков жидкости при росте кристалла и учитывалось, то громоздкость дифференциальных уравнений удерживала исследователей от попыток определить аналитически или хотя бы полуколичественно распределение таких потоков. В-третьих, в опытах по росту кристаллов часто невозможно наблюдать за распределением потоков жидкости, особенно если последняя непрозрачна. [c.511]

Диффузионный поток при естественной конвекции. [c.133]

ДИФФУЗИОННЫЙ поток при естественной конвекции приобретает вид [c.137]

Плотность диффузионного потока при естественной конвекции имеет вид [c.139]

Диффузионный поток на включение при ламинарном режиме движения жидкости зависит от положения включения (его расстояния от края пластинки) и пропорционален как при вынужденной, так и при естественной конвекции. [c.346]

Таким образом, граничные условия тепловых задач имеют точно такой же характер, как и гранич11ые условия диффузионных задач. Это позволяет перенести на тепло зые задачи некоторые общие результаты, полученные нами ранее. Именно, можно утверждать, что безразмерный тепловой поток — число Нуссельта — в условиях вынужденной конвекции является функцией двух безразмерных критериев — числа Рейнольдса и числа Прандтля (теплового). Аналогично при естественной конвекции число Нуссельта определяется критериями Грассгофа и Прандтля. Однако вид этих функциональных зависимостей в случае теплопередачи может существенно отличаться от выражений. полученных выше для аиффузионных задач. Общая причина [c.192]

Интересно заметить, что формула (82) имеет общий вид для горизонтальной пластинки (диск) и вертикальной пластинки при вынужденной и естественной конвекции. Разница в величинах диффузионного слоя, входящего в эти формулы. Последнее дает основание указать, что различное расположение электродов по отношению к потоку электролита вызывает не что иное, как изменение величины диффузионного с-тоя, а уже последняя влияет на поляризацию при электролизе. [c.68]

Для условий естественной конвекции при вертикальной ориентации поверхности растворения плотность диффузионного потока определяется уравнением В.Г. Левича [9] [c.44]

Коэффициент диффузии [О ) иодида цезия в диффузионном пограничном слое при 20°С определен по тангенсу угла наклона линейной зависимости VQ ОТ Расчет плотности диффузионного потока растворенного вещества от вертикально ориентированной в растворителе поверхности кристалла в условиях естественной конвекции по (1) с использованием полученного значения 0 дает величину 5.5 х 10 моль/(см с), отличие кото- [c.46]

Форма фронта кристаллизации определяется соотношением осевого и радиального градиентов температуры, которые зависят от тепло- и массопереноса в расплаве и над ним. Перенос теплоты в расплаве при выращивании кристаллов методом Чохральского осуществляется конвекцией и только в тонком диффузионном слое у фронта кристаллизации кондуктивным способом. Конвекция — это перенос тепла потоками вещества. Причинами конвекции являются 1) неодинаковая плотность жидкости, обусловленная градиентом температуры (естественная, или свободная конвекция) и 2) принудительное перемешивание жидкости (принудительная конвекция). [c.209]

Движение газа происходит либо под влиянием разности температур или концентраций, либо под влиянием внешних сил. В первом случае процесс называется естественной или свободной конвекцией, а во втором — вынужденной конвекцией. Суммарный диффузионный и конвективный поток вещества т, моль/(м -с), составляет [c.84]

Толщина диффузионного слоя зависит от природы реагента, состава раствора, температуры, и других факторов. В водных растворах при комнатной температуре и естественной конвекции блежит в пределах 10" -10" м. Основное влияние на толщину диффузионного слоя оказывает скорость движения жидкой фазы относительно электрода. С помощью принудительной конвекции можно уменьшить толщину диффузионного слоя на один-три порядка. При ламинарном потоке 6 ж /уГ , где и скорость движения жидкой фазы. [c.38]

Наряду с тепловой, к естественной конвекции относят концентрационную, термокапиллярную и капиллярно-концентрационную конвекции [26]. Последние две связаны с движением под действием сил поверхностного натяжения, в отличие от конвекций гравитационного типа. Интенсивность термокапиллярной и капиллярно-концентрационной конвекций определяется числами Марангони.. Интенсивность тепловой и концентрационной конвекции определяется числами Рэлея Ра= Ог Рг, Яао= Ого - 5с, где Ог и Ого — соответственно тепловое и диффузионное числа Грасгофа, характеризующие соотношение архимедовых сил, сил инерции и внутреннего трения в потоке, Рг — число Прандтля (v/a), 5с — число Шмидта /0) [26], где V — кинематический коэффициент вязкости, а — коэффициент температуропроводности, О — коэффициент диффузии. Число Грасгофа определяется по формуле Ог = дО М1 , где а — ускорение свободного падения L — характерный размер потока р — коэффициент объемного расширения ДТ —градиент температуры. [c.209]

На рис. 75 представлена фотография в темном поле раствора с суспензией канифоли, полученная Иблем и Мюллером на которой видно распределение потоков в диффузионном слое при естественной конвекции. Для определения направления потоков жидкости экспозиция на короткое время прерывалась. [c.225]

Толщины диффузионного слоя при естественной конвекции оказы ваются существенно ббльшими, чем при вынужденной конвекции величины же диффузионных потоков — соответственно меньшими. [c.140]

Для экспериментальной проверки теории диффузионного потока нри естественной конвекции могут быть использованы данные, полученные Бреннером [241. В его опытах рас вор, на-ходяшийся в состоянии естественной конвекции, внезапно замораживался. После этого тонкие лои замороженного раствора, прилегающие к поверхности элек- рода, срезались и подвергались количественному анализу для определения состава. [c.318]

На практике часто приходится иметь дело с работой локального элемента в условиях Естественной конвекции. В этом случае, подставляя вместо Упр его оначение согласно выражению (23,29), получаем аналогично (59,6) диффузионный поток на включение в металлической пластинке, ориентированной вертикально. [c.346]

Вполне определенную роль применительно к задачам массопереноса играет вертикальная компонента ск ости фильтрации и вдали от границ пласта, особенно в оезна-порных грунтовых потоках, что усложняет расчетные схемы, в частности, требует корректировки дисперсионного (диффузионного) обмена в профильно-неоднородных толщах. Естественно, что во всех упомянутых ситуациях интенсивность вертикальной конвекции контролируется показателем профильной анизотропии фильтрационных свойств водоносных пород. Известно, однако, что для геофильтрационных прогнозов — в рамках плановых задач гидродинамики — этот показатель представляет второстепенный интерес. [c.477]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология