Молекулярная, конвективная и турбулентная диффузии

Уравнения молекулярной, конвективной и турбулентной диффузии [c.53]

Молекулярная, конвективная и турбулентная диффузии [c.45]

Примером такого рода является диффузия Тейлора. В данном случае в качестве объектов переноса могут выступать как молекулы, так и более крупные образования. Понятие тейлоровской диффузии связано с процессом продольного рассеяния (дисперсии) растворенного вещества (примеси) в прямых трубах или каналах. Главным механизмом такого процесса выступает обычный конвективный перенос при наличии радиального сдвигового течения, которое взаимодействует с радиальной молекулярной или турбулентной диффузией. [c.294]

Так, коэффициент турбулентной диффузии фигурирует в уравнениях диффузионной модели (14.19) и (14.23). По структуре эти уравнения лишь незначительно отличаются от уравнения диффузии (15.14), причем отличия не зависят от того, рассматривается молекулярная или турбулентная диффузия. Конвективный член в формулах (14.19) и (14.23) с конвективной диффузией не связан он описывает поступательное движение потока. [c.187]

При интенсивном перемешивании газовой или жидкой фаз массопередача совершается в основном не молекулярной, а турбулентной диффузией, которая возрастает с повышением температуры вследствие усиления конвективных токов. [c.71]

В пределах каждой фазы вещество переносится молекулярной и турбулентной диффузией. Согласно пленочной теории [68, 87], по обе стороны границы раздела фаз имеются погр ичные слои с ламинарным движением, в которых имеет место молекулярная диффузия. В остальном объеме перенос вещества от ядра потока к пограничному слою осуществляется за счет конвективной диффузии. Схема изменения концентраций вблизи границы раздела фаз показана на рис. 13. [c.35]

Диффузионная модель перемешивания описывает распределение вещества в потоке за счет молекулярной и турбулентной диффузии дифференциальным уравнением конвективной диффузии, в которое вводится эффективный коэффициент обратного перемешивания /)э [c.12]

Профиль скорости при однофазном течении в слое однородно упакованных одинаковых частиц очень плоский. Прежде всего это относится к промышленному оборудованию, для которого весьма велико отношение диаметра трубы к диаметру частицы dt/dp. С развитием радиального градиента скорости осевое рассеяние быстро увеличивается, и перенос в осевом направлении в трубах без насадки осуществляется преимущественно конвекцией. Даже в том случае, когда молекулярная и турбулентная диффузия в осевом направлении отсутствуют, конвективный перенос, вызванный наличием градиента скорости, может быть описан законом Фика. Если профиль скорости известен, то можно рассчитать эффективный коэффициент продольного перемешивания. [c.158]

В ламинарном потоке это явление как раз и есть тейлоровская диффузия, рассмотренная в разделе 3.8. В случае ламинарного течения в круглых трубах параболический профиль скоростей приводит к уравнению (3.70) для виртуального коэффициента диффузии. Значительные градиенты скорости существуют и в турбулентных потоках, и результирующий конвективный перенос в них преобладает, а молекулярная и турбулентная диффузия обычно пренебрежимо малы. Поэтому ситуация в насадочных слоях и открытых трубах совершенно различна. В открытых трубах при турбулентном течении важное значение имеет только конвективный перенос. В насадочных слоях осевая молекулярная и турбулентная диффузия служат механизмами, контролирующими перенос, а конвективным переносом под влиянием градиентов скорости в слое в поперечном направлении обычно можно пренебречь (хотя некоторый разброс данных в случае насадочных слоев, несомненно, возникает из-за неучета конвективного переноса, особенно в опытах, где отношение dj/dp мало). [c.158]

Вещество в пределах каждой фазы переносится молекулярной и турбулентной диффузией. Теоретический расчет коэффициентов массоотдачи, основывающийся на совместном решении уравнений гидродинамики и конвективной диффузии, возможен только для некоторых наиболее простых случаев, не имеющих практического значения для воздухоразделительных колонн. [c.373]

Концентрация отдельных компонент в каждой точке среды зависит от конвективного переноса вещества, молекулярной (или турбулентной) диффузии и интенсивности гетерогенных и гомогенных физико-химических превращений. [c.97]

Как уже отмечалось, поток J обусловлен диффузионным транспортным механизмом. Обычно рассматривают несколько типов диффузии [82, 83] конвективная диффузия, молекулярная (или броуновская) ди( х )узия, наведенная турбулентная диффузия. [c.65]

Подвод реагирующих компонентов в зону реакции совершается путем молекулярной диффузии или конвекции. При интенсивном перемешивании комионентов конвективный перенос называют турбулентной диффузией. В многофазных процессах подвод реагентов в зону реакции связан с переходом вещества из одной фазы в другую, например при плавлении твердых веществ или растворении их в жидкости. Такие процессы, в которых совершается переход вещества пз одной фазы в другую через поверхность раздела фаз, называются массопере-дачей. / [c.89]

Под термином диффузия будет пониматься не только обычная молекулярная диффузия, но и турбулентная диффузия, а также диффузия, обусловленная влиянием насадки, вызывающим хаотическое перемещение жидкости или газа. Конвективное движение реакционной смеси, вызываемое неравномерностью распределения температур, может также служить источником диффузии. Следовательно, под диффузией будет пониматься перенос части жидкости или газа под влиянием градиента концентрации, независимо от механизма этого переноса. Предполагается, что скорость переноса пропорциональна величине градиента концентрации с константой пропорциональности О. Таким образом, для диффузии в направлении у [c.59]

Если жидкая фаза неподвижна или двигается ламинарно, то диффузия определяется как молекулярная. При турбулентном движении жидкой фазы перенос молекул ускоряется вихрями и диффузия в этом случае носит название конвективной. [c.40]

Перенос вещества внутри фазы происходит путем молекулярной, конвективной и турбулентной диффузий. В неподвижной среде перенос проис- [c.242]

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]

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]

Наведенная турбулентная диффузия [82] в некоторых случаях может во много раз превышать конвективную диффузию. Ее можно учесть в расчетах, если вместо коэффициента молекулярной диффузии воспользоваться полным коэффициентом диффузии, который вследствии независимости коэффициентов турбулентной и молекулярной диффузии можно определить как сумму этих коэффициентов, т. е. [c.68]

Подвод реагирующих компонентов в зону реакции и отвод полученных продуктов совершается молекулярной диффузией или конвекцией. При очень сильном перемешивании реагирующих веществ конвективный перенос называют также турбулентной диффузией. В двух- или многофазных системах подвод реагирующих компонентов может совершаться абсорбцией, адсорбцией или десорбцией газов, конденсацией паров, плавлением твердых веществ или растворением их, испарением жидкости или возгонкой твердых веществ. Межфазный переход — это сложный диффузионный процесс. [c.153]

Эффективная внешняя диффузия реагирующих веществ из ядра потока к поверхности зерен катализатора. При этом коэффициент эффективной диффузии Оэ слагается из коэффициентов нормальной (молекулярной) диффузии О и турбулентной (конвективной) диффузии От 18]. Последний называют также коэффициентом перемешивания, так как От действительно выражает конвективный перенос вещества, вызванный турбулентным движением потока в слое катализатора. В производственных аппаратах обычно преобладает турбулентная диффузия. [c.28]

Гидродинамические особенности турбулентного потока в канале были рассмотрены в гл. 3. Здесь же следует отметить влияние гидродинамических условий на перенос вещества. В пограничном слое толщиной 8 (рис. 15-2) происходит резкое, близкое к линейному изменение концентраций поскольку в этой области потока скорость процесса определяется молекулярной диффузией, роль конвективной диффузии мала. Это объясняется тем, что на границе раздела фаз усиливается тормозящее действие сил трения между фазами и сил поверхностного натяжения на границе жидкой фазы. Образование гидродинамического пограничного слоя вблизи поверхности раздела фаз ведет к возникновению в нем диффузионного пограничного слоя толщиной 5д, обычно не совпадающей с 5 . В ядре потока массоперенос осуществляется в основном турбулентными пульсациями, поэтому концентрация распределяемого вещества в ядре потока практически постоянна. Как отмечалось выше, перенос вещества движущимися частицами, участвующими в турбулентных пульсациях, называют турбулентной диффузией. Перенос вещества турбулентной диффузией описывается уравнением, аналогичным уравнению (15.14а) [c.16]

Диффузионный перенос в проточном реакторе почти всегда имеет место вследствие возникновения градиента концентраций по длине (см. рис. 2.41). Необходимо отметить, что механизм такого переноса не только молекулярный - поток вешества 0 с1С/сИ определяется через некий эффективный коэффициент диффузии >3 (например, турбулентная диффузия). И если этот поток сопоставим с конвективным - Си (перенос вещества с потоком, движущимся со скоростью и), то становится очевидным, что его надо учитывать при построении модели. [c.131]

Здесь Од — эффективный коэффициент диффузии, сочетающий молекулярное и конвективное (турбулентное) перемешивание Н — высота слоя катализатора. [c.44]

В турбулентном потоке перенос молекулярной диффузией преобладает только вблизи границы фазы. При турбулентном течении возникают нерегулярные пульсации скорости, под действием которых, наряду с общим движением потока, происходит перемещение частиц во всех направлениях, в том числе и в поперечном. Конвективный перенос вещества, осуществляемый под действием турбулентных пульсаций, часто называют турбулентной диффузией. Роль молекулярной диффузии в турбулентных потоках незначительна, и ею обычно можно пренебречь, за исключением области вблизи поверхности раздела фаз. [c.475]

При реальном протекании гетерогенной реакции в природе или технике наблюдаемая скорость реакции определяется, с одной стороны, истинной химической кинетикой на поверхности, а с другой,— скоростью транспорта реагирующих веществ к этой поверхности молекулярной или конвективной (в частности турбулентной) диффузией. Исследование протекания химических процессов в подобных условиях составляет предмет диффузионной кинетики. [c.51]

Перенос массы (вещества) при ламинарном режиме течения потоков осуществляется молекулярной и конвективной диффузией, при переходных режимах течения — молекулярной, конвективной и турбулентной диффузией, а при развитом турбулентном режиме — конвективной и турбулентной диффузией. [c.45]

Механизмы процессов тепло- и массопередачи, а также их математическое описание подобны друг другу молекулярной диффузии соответствует теплопроводность, конвективной и турбулентной диффузии — конвективная и турбулентная теплопроводность соответственно. [c.98]

Материальный баланс складывается из количества вещества, переданного массопередачей и определяемого уравнениями (3.3) и (3.6), а также — конвективной и турбулентной диффузиями, т. е. гидродинамическим путем. Под конвективным потоком здесь понимается количество вещества, передаваемое принудительным движением основного потока. В диффузионной модели конвективные потоки распределенного компонента в жидкости и газе в элементарном объеме аппарата длиной dz равны соответственно Ldx и G dy. Потоки компонента в жидкости и газе, вызванные турбулентной диффузией, т. е. гидродинамического характера, определяются по аналогии с потоком молекулярной диффузии как произведение градиента концентраций на коэффициент турбулентной диффузии и площадь поперечного сечения потока (1 — ф) [c.178]

Согласно современным представлениям [19], вблизи границы раздела существует пограничный диффузионный слой, в котором и происходит резкое изменение концентрации. В пограничном диффузионном слое перенос вещества осуществляется за счет молекулярной диффузии и конвекции обычцо считают, что роль турбулентной диффузии в диффузионном слое пренебрежимо мала и становится заметной и даже преобладающей за его пределами, а именно в вязком пограничном слое. В жидкостях толщина пограничного диффузионного слоя намного меньше толщины вязкого пограничного слоя. Указанные представления позволяют записать уравнение конвективной диффузии в диффузионном пограничном слое в следующем виде [c.54]

Передача вещества и тепла молекулярной теплопроводностью и диффузией происходит медленно, эти процессы гораздо интенсивнее совершаются за счет конвекции. По эффективности турбулентная диффузия и теплопроводность соизмеримы с конвективным переносом. [c.85]

Приближенно по аналогии с молекулярным переносом процесс смесеобразования при последовательной перекачке описывают одномерным дифференциальным уравнением диффузии с введением переменного эффективного коэффициента диффузии /)эф, учитывающего конвективную и турбулентную диффузии. Таким образом, значение эффективного коэффициента диффузии характеризует интенсивность продольного перемешивания продуктов в трубопроводе, [c.166]

Из математических моделей гидродинамических структур потоков наибольшее распространение в расчетной практике и при изучении массопередачи получили диффузионная и секционная модели, подробно рассмотренные в гл. 4. При наличии массопередачи в потоках принципиальное содержание и физический смысл математических моделей гидродинамических структур потоков не меняется в диффузионной модели изменений концентраций компонентов в потокак рассматривается как следствие конвективной, турбулентной и молекулярной диффузий частиц в потоках. При этом под турбулентной диффузией понимается перенос массы, обусловленный крупномасштабными пульсациями и флуктуациями скоростей потоков. В секционной модели вместо непрерывного профиля изменения концентраций компонентов в потоке рассматривается ступенчатый профиль, каждая ступень которого соответствует одной секции полного перемешивания частиц потока в пределах определенного объема аппарата. [c.177]

Процесс переноса веществ из одной фазы в другую моншо представить следующим образом (рис. III-7). Пусть концентрация легколетучего компонента в жидкой фазе выше равновесной и вещество переходит из этой фазы в паровую фазу. Распределяемый компонент путем конвективной (турбулентной) диффузии переносится к поверхности раздела фаз и далее от нее вглубь паровой фазы. Вблизи поверхности раздела фаз существует пограничный слой, в котором происходит резкое изменение концентрацпи распределяемого вещества. В этом слое в результате действия спл трения и сил поверхностного натял<ения происходит затухание турбулентных пульсаций п основную роль в транспорте вещества начинает играть молекулярная диффузия. При установившемся процессе на границе раздела фаз наблюдается равновесие (концентрации и являются равновесными). [c.91]

Сайт процессов переноса массы сосредоточен в диффузионном пограничном слое. Хронопространственная метрика сайта определяется толщиной этого слоя и временем контакта фаз. В зависимости от характера движения потока сплошной среды в зоне контакта фаз различают молекулярный, конвективный и турбулентный механизмы диффузии. [c.160]

Нестационарное распространение трассера в непроточной колонне можно формально описать на основе дифференциального уравнения конвективной диффузии (11.12). Применив это уравнение для условий одномерной диффузии при отсутствии протока через аппарат (и = 0) и заменив коэффициент молекулярной диффузии D коэффициентом продольного перемешивания Еп, который для рассматриваемых условий мало отличается от коэффикиента продольной турбулентной диффузии Eat., имеем [c.62]

Кинетика абсорбции. При А. поглощаемый газ в результате молекулярной, конвективной, а также турбулентной диффузии из ядра газового потока переносится к границе раздела фаз, а затем по такому же механизму равномерно распределяется в объеме жидкости. Скорость переноса характеризуется массовым потоком Уг > е. числом молей в-ва, переносимых за 1 с через 1 м межфазной пов-стн по нормали к ней. Обычно принимают, что на границе раздела фаз устанавливается равновесие прн составе фаз х р и у р. Тогда стационарный массовый поток прн А. (десорбции) поглощаемого газа можно выразить через коэф. мас-соотдачи для жидкой 3, (м/с) или газовой [3 [кмоль/ (м МПа)] фазы и движущие силы [c.16]

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]

Диффузионная кинетика - раздел М., изучающий кинетич. закономерности хим. р-ций (гомогенных и гетерогенных), на скорость к-рых влияет диффузия (молекулярная, конвективная или турбулентная). Взаимное влияние р-ции и диффузии становится заметным на внутр. пространств, масштабе L , получающемся из приравнивания их характерных времен, т.е. при значениях критерия Дамкёлера Оал 1. На этом [c.634]

Для частиц, размер которых превышает 0,1 мкм, (р,2)(игь > (Р12)ьголл-Приведенные в зтом разделе выражения для частот столкновения в процессах броуновской, сдвиговой и турбулентной коагуляции получены без учета гидродинамического молекулярного и электростатического взаимодействий частиц. Учет этих взаимодействий значительно осложняет задачу. В частности, в коэффициентах броуновской и турбулентной диффузии необходимо учитывать гидродинамическое сопротивление частицы с учетом искажения поля скоростей, вызванного присутствием соседних частиц, а в уравнении диффузии учитывать конвективный поток за счет сил молекулярного взаимодействия частиц. В случае градиентной коагуляции в ламинарном потоке необходимо рассматривать траектории относительного движения частиц с учетом гидродинамических и молекулярных сил взаимодействия. [c.220]

Подвод реагирующих компонентов в зону реакции совершается путем молекулярной д и Ф У.з и и и л и к о н в е к-ц и и. При сильном перемешивании реагирующих веществ конвективный перенос называют также турбулентной диффузией. В многофазных системах подвод реагирующих компонентов может совершаться путем абсорбции я трбттни или десорбции газов, конденсации паров, плавления твердых веществ или растворения их в жидкостях, испарения жидкостей или возгонки твердых веществ, причем важной составной частью всех этих процессов является диффузия. [c.51]