Сопротивления перехода и диффузии

В каждой фазе различают ядро потока, в котором перенос вещества осуществляется преимущественно за счет конвективной диффузии, и пограничные слои толщиной 5с и 5 , в которых массоперенос происходит в основном за счет молекулярной диффузии (роль которой возрастает при затухании вихрей по мере приближения к границе раздела фаз). Толщина пограничных слоев в первую очередь зависит от скоростей движения взаимодействующих фаз, т. е. от гидродинамического режима в каждой фазе. Поскольку в пограничном слое перенос вещества происходит медленнее, чем в ядре потока, то считают, что основное сопротивление переходу вещества из одной фазы в другую сосредоточено в пограничном слое. [c.32]

Недостатком пленочной теории является игнорирование гидродинамической обстановки вблизи межфазной поверхности, вклада молекулярной и турбулентной диффузии, роли физических и геометрических параметров системы. Величину б можно рассматривать как толщину некоторой воображаемой пленки, эквивалентной по сопротивлению переходу вещества из данной фазы к межфазной поверхности в конкретных условиях процесса массообмена. Так как на практике не оправдывается линейная зависимость М О, то не исключено, что сама величина б является функцией не только упомянутых факторов, но также и коэффициента молекулярной диффузии О. Непосредственное измерение [c.443]

Экстракцией из твердых веществ называется процесс извлечения одного или нескольких компонентов этих веществ путем их избирательного растворения в жидкостях (экстрагентах). Простейшей разновидностью процесса является полное растворение индивидуальных твердых веществ или их смесей в жидкостях. Более сложен процесс экстракции (выщелачивания) отдельных компонентов из твердых тел, состоящих из инертного (нерастворимого) скелета, в котором распределено растворимое вещество последнее переходит в раствор, а инертный скелет сохраняется. Оба процесса относятся к числу диффузионных, существенно отличаясь, однако, механизмом протекания. При растворении растворимое вещество непосредственно контактирует с окружающей жидкой средой в течение всего процесса, при экстракции межфазная граница непрерывно передвигается внутрь пористой частицы. В процессе растворения сопротивление переходу твердого вещества в жидкость относительно мало и падает с ростом скорости омывающего потока жидкости в случае экстракции это сопротивление значительно больше, так как молекулы растворимого вещества должны пройти внутри пористой частицы путь, который в среднем равен ее радиусу. Заметим, что возможность интенсификации процесса экстракции путем увеличения скорости потока экстрагента ограничена, поскольку лимитирующей стадией перехода растворимого вещества в раствор является диффузия внутри твердой частицы. [c.598]

Точно так же, как при рассмотрении перенапряжения перехода и диффузии, были введены понятия сопротивления перехода Лц (см. 54) и сопротивления диффузии Лд (см. 61), при исследовании перенапряжения реакции Феттером было введено представление о сопротивлении реакции. Сопротивление реакции определяется следующим образом [c.281]

Точно так же, как сопротивление перехода и сопротивление диффузии, можно выразить через плотность тока обмена о и предельную плотность тока диффузии д, сопротивление реакции связано с предельной плотностью тока реакции. Сопротивление гомогенной реакции можно определить, исходя из уравнения (2. 258) ( 68) после дифференцирования его по перенапряжению т)р и перехода к пределу [c.281]

Наклон прямой зависит от концентраций j (в глубине раствора) и коэффициентов диффузии D,. Расстояние между двумя параллельными линиями по ординате при всех частотах равно сопротивлению перехода 7 д. [c.375]

При рассмотрении различных сопротивлений и импедансов поляризации сопротивления перехода (см. 54), импеданса диффузии (см. 61, 62), импеданса реакции (см. 71, 72), импеданса кристаллизации (см. 77) и фарадеевского импеданса (см. 81) предполагалось, что плотность тока является линейной функцией перенапряжения. Это предположение приближенно справедливо только при малых величинах перенапряжения т] I < КТ пР. [c.397]

При известных условиях становится особенно трудно узнать вообще, имеется ли помимо сопротивления перехода Дд еще существенная часть Др, ст или Дк, от- Согласно уравнению (2.281) или (2. 282). Др, ст связана с предельной плотностью тока реакции г р. Возникновение постояннотоковой предельной плотности тока реакции р делает возможным разделение при предположении, что порядок реакции р. Если же наблюдается только предельная плотность тока диффузии, то ip > так что, согласно уравнению (2. 281) или (2. 282), подстановка вместо г р значения предельного тока д дает максимальное значение для сопротивления гомогенной реакции [c.445]

Зависимость сопротивления диффузии от частоты схематически представлена на рис. 135. Сопротивление гомогенной реакции изменяется аналогично. Однако на сопротивление перехода гетерогенной реакции неоднородность поверхности электрода, как уже отмечалось, не влияет. [c.447]

При измерениях с постоянным током можно считать, что плотность тока обмена может быть еще измерена с достаточной точностью, если сопротивление перехода Дп больше одной трети сопротивления диффузии Дд при постоянном токе, т. е. [c.458]

На рис. 157 представлена зависимость плотности тока обмена о от концентраций Се " и Се . Величины о, обозначенные кружочками, были определены по уравнению (2. 74) из сопротивления перехода Лд = НТ/гРг , которое находится вычитанием сопротивления диффузии Лд [см. ур. (2. 164)] по уравнению (2. 517) из сопротивления поляризации 7 = . Крестиками [c.494]

Установлено, что зависимость компонентов Вф и 1/(а)Сф) фарадеевского импеданса Zф от частоты выражается уравнением (2. 520) для замедленных перехода и диффузии, как это показано на рис. 191. Из сопротивления перехода Еп определена плотность [c.536]

Первый член соответствует чистому сопротивлению перехода Я а последовательных реакций перехода, в соответствии с уравнениями (2. 75) и (2. 76) для окислительно-восстановительной электродной реакции с п — 2. Хотя в уравнении (4.110) учитывается равновесная степень заполнения Од, в уравнение <4. 167) не входят пи 0 , ни коэффициенты перехода аф и р. Сопротивление перехода, следовательно, зависит только от плотностей токов обмена. Второй член отражает то же самое сопротивление диффузии Ец, что и в уравнении (4. 166). [c.621]

Величина коэффициента абсорбции зависит от свойств применяемого поглотителя, температуры и условий проведения процесса. Основным условием проведения процесса является скорость газа или, точнее, турбулентность газового потока. Современное представление о механизме процесса абсорбции основано на положении о существовании пограничных слоев, обладающих сопротивлением при переходе (диффузии) молекул растворяемого вещества из газовой фазы в жидкую. [c.169]

Процесс перехода вещества из одной фазы в другую происходит путем молекулярной и турбулентной диффузии. Рассмотрим процесс перехода целевого компонента из газовой фазы О в жидкую фазу L (рис. 9.5, на котором изображен элементарный участок поверхности раздела фаз). Схематически можно представить себе три последовательные стадии процесса диффузия переходящего вещества в потоке фазы О к поверхности раздела фаз, проникновение через эту поверхность и дальнейшая диффузия в поток фазы I. Точное математическое описание этого сложного процесса встречает пока затруднения, поэтому предложены его приближенные описания на основе упрощенных моделей. Наиболее ранней и наглядной является двух-пленочная модель Льюиса и У и т м е н а, согласно которой по обе стороны межфазной поверхности находятся пограничные пленки контактирующих фаз, создающие основное сопротивление переходу вещества из одной фазы в другую (рис. 9.5). При этом на межфазной поверхности достигается равновесие обеих фаз, а количество переходящего (диффундирующего) вещества М в пределах каждой фазы в единицу времени можно выразить уравнениями [c.312]

Второй период характеризуется следующим течением процесса высушивания. По мере удаления молекул жидкости с поверхностного слоя молекулы жидкости, находящиеся в глубинных слоях, вследствие диффузии поступают на поверхность. Здесь эти молекулы сорбируются поверхностью, образуя жидкостную пленку, т. е. тонкий слой парообразной среды с почти насыщенным давлением пара жидкости. Наконец, сорбированные молекулы, диффундируя через слой такой жидкостной пленки, испаряются с внешнего края этого слоя. Указанный период имеет две стадии процесса. Первая — характеризуется главным образом сопротивлением внутренней диффузии через слой материала, которое велико по сравнению с сопротивлением при испарении с поверхности. Вторая характерна тем, что испарение происходит раньше, чем жидкость диффундировала до наружной поверхности. Тогда жидкость диффундирует до определенной точки внутри твердого вещества, превращается в ней в пар и уже в парообразной форме диффундирует от этой точки до поверхности твердого вещества, а затем отводится оттуда высушивающей средой. В этом случае скорость испарения обусловливается сопротивлением при диффузии внутри вещества, а сопротивление при переходе паров в высушиваемую среду незначительно [15]. [c.338]

Во-вторых, сопоставление законов гидравлического сопротивления, диффузии, тепло- и массообмена четко показывает, как при переходе от вязкого к инерционному течению постепенно изменяется структура пронизывающего зернистый слой потока, основные градиенты сосредотачиваются непосредственно у поверхности элементов слоя и последние начинают работать практически независимо друг от друга. [c.3]

Формирование равновесных краевых углов требует в ряде случаев значительного времени в связи с замедленным массо-обменом между объемной жидкостью и тонкими смачивающими пленками. Кинетика перехода к состоянию равновесия контролируется при этом вязким сопротивлением пленок и диффузией компонентов водного раствора, равновесная концентрация которых в объемной фазе и тонкой пленке может быть различной. Вследствие этого вначале может быстро устанавливаться механическое равновесие в объеме капли или мениска при отсутствии механического и термодинамического равновесия с жидкостью в пленке. Возможность реализации ряда состоя- [c.220]

Сопротивление химической реакции является основным фактором медленной реакции. Для быстрой реакции сопротивление диффузии может резко сократить скорость процесса, которая зачастую бывает ограничена количеством переносимого тепла. При близких значениях сопротивлений, упомянутых выше, масштабный переход затруднен. [c.230]

При жидкостной экстракции, кроме чисто физических явлений, какими являются оба вида диффузии и спонтанная турбулентность, могут происходить также и химические реакции между растворенными молекулами и компонентами растворителя или только между первыми. Реакции могут проходить либо в фазе растворителя—и тогда они имеют гомогенный характер, либо на поверхности контакта фаз, как свободно идущие реакции гомогенного характера. Химические реакции оказывают большое влияние на скорость перехода молекул целевого компонента, и в зависимости от характера они могут ускорять массообмен (гомогенные реакции) или заменять его (гетерогенные реакции) вследствие появления дополнительных сопротивлений на межфазной поверхности. [c.62]

При использовании очень мелких частиц и малоинтенсивном псевдоожижении следует учитывать возможность роста внешнедиффузионного сопротивления с переходом процесса из кинетической области в область внешней или переходной диффузии. Учет кинетического и гидродинамического факторов позволяет определить диапазон рационального изменения размеров частиц катализатора но слоям многополочного реактора. Так, в реакторе для проведения экзотермической реакции нижние слои целесообразно загружать более мелкозернистым катализатором, чем верхние. Действительно, в этом случае диаметр зерна, для которого степень использования внутренней поверхности близка к 1, увеличивается Для каждой лежащей выше полки в соответствии с уменьшением температуры и изменением степени превращения. В то же время, учитывая, что в реальных промышленных аппаратах, как правило, верхние полки имеют большую высоту слоя катализатора, снижение для них числа взвешивания или разности рабочей и критической скоростей газа, за счет загрузки этих слоев крупнозернистым катализатором уменьшает перемешивание, проскок газовых пузырей и благоприятно сказывается на суммарной скорости процесса. [c.256]

Эквивалентная схема фарадеевского импеданса при замедленности одновременно перехода, реакции (кристаллизации) и диффузии показана на рис. 119 (см. такдае рис. ИЗ). Омическая компонента Лф фарадеевского импеданса аддитивно складывается из омических компонент сопротивлений перехода, диффузии и реакции (кристаллизации) [c.377]

При измерениях с постоянным током считают,что плотность тока обмена может быть измерена с достаточной точностью,если сопротивление переходе, больше одной трети сопротивления диффузии при постоянном токе, т.в, Йпвр 1/3 йди<р. Одновременно должно выполняться условие, 4 0 омическое сопротивление электролита мелду поверхностью электрода и капилляром Луггина - Габера не вызывает очень большое падение потеациала. Эго предельное ана1 ение Pgf, должно примерно удовлетворять неравенству / д . [c.28]

Следует заметить, что понятие необратимости реакции в вольтамперометрии не вполне однозначно. Обычно по отношению к электрохимической реакции имеется в виду термодинамическая необратимость процесса переноса заряда. Влияние сопротивления К на форму вольт-амперной кривой зависит от соотношения величин i п и 2д, которое в свою очередь зависит от скорости изменения сигнала. В еще большей степени это соотношение зависит от значения постоянной составляющей потенциала электрода Е , поскольку зависимости Кп(Еп) и 2д ( ) различны. При потенциалах Е в начале реакции восстановления, когда С°кес1 = О, сопротивление перехода 2д. При выходе Е на плато волны соотношение между Кп и 2д становится обратным, т.е. 2д. При этом форма начального участка поляризационной кривой определяется процессом переноса заряда, а при относительно больших величинах Еп - 1/21, когда скорость реакции возрастает, определяющим является процесс диффузии. [c.307]

Перенос компонентов соприкасающихся фаз идет до достижения между ними динамического равновесия. Явления, происходящие при абсорбции на границе раздела фаз, описывают на основе двухпленочной теории Уитмана [42], согласно которой изменение концентраций переходящего вещества происходит в тонких приповерхностных слоях (пленках) газа Рц и конденсированного вещества (рис.5.35). Принимают, что в приграничных пленках конвекция отсутствует, и массоперенос осуществляется исключительно за счет молекулярной диффузии, в то время как перенос из объема газа к пленке и от пленки в объем конденсированной фазы У происходит очень быстро (например, за счет турбулентной диффузии) Поэтому концентрации переходящего компонента у в объеме газовой фазы У , и х в объеме У считаются постоянными. В плёнке газа концентрация переходящего компонента падает до значения у на поверхности радела фаз 8, а пленка конденсированной фазы насыщается до концентрации х , причем сама поверхность 8 не оказывает сопротивления переходу компонента В пленке концентрация снижается до постоянного значения х вследствие распределения компонента в объеме У . Перенос продолжается до достижения равновесия, при котором химические потенциалы переходящего компонента в газовой и конденсированной фазах выравниваются. [c.326]

Теоретически возможны и практически найдены такие случаи растворения, при которых скорость растворения лимитируется не диффузией, а скоростью межфазового перехода вещества в раствор [76]. В других случаях межфазовый переход вещества может играть роль осложняющего фактора в диффузионном растворении. М. В. Товбину и А. Б. Здановскому [76, 193] принадлежит современная интерпретация такой усложненной кинетики, в соответствии с которой общее сопротивление переходу вещества в раствор складывается из двух сопротивлений [c.26]

Из уравнения (7.57) видно, что обратная величина суммарной константы скорости реакции выражает суммарное сопротивление перехода вещества и равна сумме трех величин, из коих первая определяет химическое сопротивление, втораявнешнее диффузионное и третья — сопротивление внутренней диффузии при реагировании в объеме тела. [c.124]

Процесс взаимного проникновения частиц двух или нескольких веществ, граничащих друг с другом, называется диффузией. Диффузия в химически однородной системе называется самодиффузией. Диффузия и самодиффузия наблюдаются в газах, жидкостях и твердых веществах. Движущей силой диффузии в химически неоднородной системе является разность концентраций диффундируе-мого вещества в различных частях системы. Чем больше разность концентраций данного вещества в разных частях системы, тем интенсивнее происходит переход частиц этого вещества от участков с большей концентрацией к участкам с меньшей концентрацией. Во многих случаях этот переход связан с преодолением пограничного слоя соприкасающихся фаз. Например, при диффузии между газом и жидкостью частицы веществ преодолевают пограничный слой, состоящий из двух тонких пленок — жидкостной, в которой концентрация газа больше, чем в глубине жидкости, и газовой, в которой концентрация жидкости больше, чем в остальной массе газа. Такой слой оказывает существенное сопротивление процессу диффузии. Для уменьшения этого сопротивления процесс диффузии проводят так, чтобы площадь межфазного контакта была как можно больше. [c.198]

ДЛЯ перенапряжений перехода, диффузии, реакции и кристаллизации. Поляризационный импеданс, который может быть измерен только при очень малой амплитуде перенапряжения в несколько мв в области линейности поляризационной кривой при равновесном потенциале, как это уже было разобрано в 54, 62, 72, 77 и 81, содержит омическую йпол и емкостную 1/ Споп компоненты. После расчетного устранения емкости двойного слоя Сдв и омического сопротивления Дом, согласно 81, остается фарадеевский импеданс с омической (ДфУ и емкостной (1/(оСф) компонентами. Из зависимости этих величин от частоты, данной Геришером можно определить вид перенапряжения при протекании переменного тока. [c.443]

По Феттеру сопротивление поляризации при постоянном токе i noл почти равно сопротивлению перехода йп- Зависимость плотности тока обмена о, вычисленной из сопротивления перехода i п по уравнению (2. 74), от концентрации в системе координат 0 и lg [НК0,2] линейна как это видно из рис. 185. Величина i п вычислялась по уравнению (2. 517) из Еиоа с учетом сопротивления диффузии Вц по уравнению (2. 515) и сопротивления ре- [c.528]

Рис. 313. Зависимость омической Лд (2, 2) и емкостной 1/(шСд) (5, ) составляющих импеданса диффузии (вместе с сопротивлением перехода) от величины ш/2я (последовательное включение) по уравнению (2. 178а) для электродов Си (Hg)/10 s Си + (кривые 1, 4) и d (Н )/5 М С(12+ (кривые 2, 5) в 1 Л/ ККОз (по данным Рэндлса 2в).

Переход через границу раздела связан с существенным изменением свободной энергии. Поэтому поверхностное натяжение па границе раздела жидкостей может затруднять диффузию мономеров в тот период, когда полимерная пленка вообще отсутствует, причем диффузию затрудняет не только сама граница раздела, но и пограничные слси жидкости обеих фаз. В литературе имеются сведения о влиянии величины поверхностного натяжения на коэффициент массопередачи межлу жидкостями. В некоторых случаях сопротивление самой поверхности раздела равно 50% от суммарного сопротивления переходу из фазы в фазу . По другим данным, увеличение поверхностного натяжения приводит к уменьшению скорости межфазной диффузии компонентов (табл. 45). [c.207]

Известны случаи [37], когда скорость растворения вещества определяется не диффузией, а химической кинетикой межфазо-вого взаимодействия твердого вещества с жидкостью или когда роль химической кинетики сопоставима с ролью диффузионной кинетики. В этих случаях сопротивление переходу вещества в раствор складывается из двух составляющих [c.49]