Диффузия в жидкой и газообразной фазах

Механизм процесса переноса массы сводится к молекулярной и турбулентной диффузии. При молекулярной диффузии, происходящей в неподвижной фазе и ламинарном потоке, перенос массы характеризуется коэффициентом диффузии ), который рассчитывают по формулам (631)—для газов и (633)—для жидкости. При турбулентной диффузии перенос вещества осуществляется движущимися частицами среды и определяется гидродинамическим состоянием потока. Механизм переноса вещества через поверхность раздела фаз является кардинальным вопросом теории массопередачи и окончательно не решен. Предполагая, что диффузионные сопротивления в жидкой и газообразной фазах обладают свойством аддитивности, можно записать основное уравнение массопередачи [c.336]

Движущей силой макродиффузии является наличие разности давлений или плотностей в отдельных участках системы. В этом случае перенос вещества, осуществляющийся струями жидкости или газа, зависит от характера движения последних, т. е. от гидродинамических и аэродинамических условий процесса. Движение жидкости или газа может быть ламинарным и турбулентным. При ламинарном течении жидкости или газа отдельные слои их перемещаются параллельно твердой поверхности, а перенос реагирующих веществ к реакционной зоне осуществляется за счет молекулярной диффузии. При переходе же к турбулентному режиму струи жидкости или газа начинают двигаться беспорядочно относительно твердой поверхности. При этом концентрации веществ в объеме жидкой (газообразной) фазы выравниваются быстро, а толщина диффузионного слоя уменьшается, вследствие чего константы скоростей диффузионных стадий процесса увеличиваются. Таким образом, переход от ламинарного режима к турбулентному при постоянстве других факторов благоприятствует переходу процесса в кинетическую область. [c.206]

МО учесть диффузию в каждой из фаз. Для упрощения рассмотрим случай, когда выравнивание концентрации в одной из фаз идет быстро (имеет место интенсивное перемешивание) и скорость процесса зависит только от скорости диффузии во второй фазе (обмен газ —твердое тело, жидкость — твердое тело), в жидкой (газообразной) фазе градиент концентрации отсутствует. [c.35]

Согласно уравнению (1.61) степень обмена при постоянном соотношении числа атомов в твердой и жидкой (газообразной) фазах зависит только от т, т. е. от времени и коэффициента диффузии. [c.37]

Создание условий, при которых по крайней мере один из реагентов может находиться в жидком или газообразном состоянии, резко интенсифицирует обжиг. Участие жидкостей или газов обусловливает многократный рост реакционной поверхности, увеличение скорости диффузии и протекание реакций при температурах более низких, чем с твердыми реагентами. В большинстве случаев при обжиге материалов основное время затрачивается на прогревание шихты (имеющей обычно малую теплопроводность) до температуры реакции. Реакционные же процессы по достижении необходимой температуры идут сравнительно быстро. Поэтому понижение температуры реакции в случае участия в ней жидкой или газообразной фазы сокращает зону нагрева и расширяет реакционную зону печи, увеличивает ее производительность или позволяет вести процесс с меньшей затратой тепловой энергии. [c.352]

Седиментация. Частицы веществ, находящихся во взвешенном состоянии в газообразной или жидкой среде, испытывают воздействие двух противоположно направленных сил. Это — силы тяжести, которые стремятся сконцентрировать частицы в нижних слоях, и силы диффузии, перемещающие дисперсную фазу аэрозолей, коллоидных растворов из больших концентраций в меньшие. [c.147]

Еще раз подчеркнем, что чаще всего диффузия является лимитирующей стадией процесса взаимодействия в случае твердых реагентов или продуктов реакции, так как в жидкой и особенно газообразной фазе ее скорость относительно велика. Отношение скоростей диффузии в газовой, жидкой и твердой фазах равно (с точностью до нескольких порядков в зависимости от температуры) 1. Скорость диффузии в твердом теле чрезвычайно сильно зависит от температуры. Приведенный интервал [c.227]

Образование легкоплавких фаз или наличие их в концентрате также может играть существенную роль в процессе обжига. Если жидкая фаза, например эвтектика, образовалась в результате локального повышения температуры, то за пределами зоны повышенной температуры она застывает и образует твердую корку, которая может сыграть роль твердой границы раздела. С другой стороны, жидкая фаза может играть роль среды, в которой ускоряется диффузия, растворяются частицы твердых фаз и облегчается реакция между ними, причем могут образоваться нежелательные соединения. Скорости диффузии в твердой, жидкой и газообразной фазах отличаются друг от друга, как известно, на несколько порядков. [c.188]

Скорость растворения (массопередачи) зависит от превалирующего механизма переноса вещества между жидкой и газообразной фазами. В неподвижной среде основным механизмом массо-переноса является очень медленный процесс молекулярной диффузии. В движущейся среде процесс массопереноса интенсифицируется за счет переноса массы в направлении движения среды (конвекция) в турбулентных потоках добавляется влияние пульсаций, вызывающих турбулентную диффузию. Поэтому в аппаратах для растворения газа в жидкости кроме повышения давления и снижения температуры жидкости применяют интенсивное перемешивание жидкости и газа путем барботажа воздуха через жидкость или с помощью так называемой струйной аэрации [66]. Воздух в жидкость во многих случаях вводится с помощью эжекторов, включенных непосредственно перед барботером или резервуаром для струйной аэрации. Но такая схема существенно снижает экономичность работы установки. [c.239]

При теоретическом анализе массопередачи, лимитируемой сопротивлением жидкой фазы, сделаем те же допущения и предпосылки, которые были приняты для описания массопередачи, лимитируемой сопротивлением газовой фазы. Исходя из этих допущений, законов диффузии в жидкой фазе и движения жидкой и газообразной фаз, можно получить аналогичную критериальную зависимость [c.137]

Обработка воды озоном производится введением в нее озонированного воздуха. Для оптимального протекания процесса необходимо обеспечить массо-передачу озона из газообразной фазы в жидкую в максимальном количестве. Эта массопередача проходит путем диффузии через пограничные пленки поверхности раздела фаз озонированный воздух — вода (рис. 8.7). Скорость массопередачи выражается уравнением [c.722]

Внутренняя структура адсорбентов и катализаторов, как уже упоминалось, ответственна за скорость процессов, протекающих на их поверхности, кинетику установления сорбционных равновесий, эффективность каталитических реакций, избирательность сорбции и т. д. Короче говоря, структурный фактор, особенно в условиях динамического опыта, играет одну из главных ролей, связанных с явлением диффузии молекул реагирующего вещества к внутренней поверхности твердого тела [79—85]. При этом влияние структуры дифференцированно крупные поры, обладая незначительной удельной поверхностью, выполняют главным образом роль транспортных каналов, по которым обеспечивается доставка реагирующих молекул к внутренним слоям пористого тела и отвод продуктов реакций (в случае гетерогенных каталитических процессов) в объемную жидкую или газообразную фазу. Перенос реагирующих веществ к внутренней поверхности зерен катализатора, как показано выше, осуществляется путем диффузии и оказывает большое влияние на протекание контактных процессов. Если диаметр пор превышает среднюю длину свободного пробега молекул (около 10- см при атмосферном давлении), в порах происходит нормальная диффузия в соответствии с уравнением [c.221]

Транспорт твердого или жидкого вещества осуществляется в процессе перемещения газообразной фазы. Различают методы, в которых перемещение газа происходит посредством диффузии, конвекции или же в потоке. Если постановка эксперимента не связана с какими-либо специфическими задачами, то щироко используют весьма простые по конструкции установки при [c.14]

Другая группа способов расчетов числа тарелок базируется на диффузионной теории процесса ректификации. Она основывается на том, что обмен веществ между жидкой и газообразной фазами происходит путем диффузии компонентов через пограничные пленку жидкости и пленку пара. Принято считать, что пленка пара создает основное диффузионное сопротивление, поэтому весь диффузионный напор процесса можно относить к паровой фазе. [c.41]

Диффузия в жидкой и газообразной фазах [c.744]

Каждая жидкость имеет характеристическую температуру (критическую температуру) и характеристическое давление (критическое давление), при превышении которых свойства жидкой и газообразной фаз становятся неразличимыми. В сверхкритическом состоянии жидкость имеет исключительно низкую вязкость, а поэтому может стать значительно лучшим растворителем. В связи с этим применение сверхкритических жидкостей в капиллярной хроматографии в настоящее время рассматривается как перспективный метод разделения сложных нелетучих смесей. Поскольку коэффициенты диффузии и вязкости сверхкритических жидкостей более благоприятны для выполнения эксперимента, хроматографическое разделение значительно улучшается. Более того, оптическая прозрачность сверхкритических жидкостей позволяет использовать некоторые оптические методы обнаружения. [c.243]

Уравнения абсорбции, При выводе уравнений абсорбции обычно исходят из так называемой пленочной теории абсорбции. Согласно этой теории на поверхности раздела жидкой и газообразной фаз имеется пограничный слой, который создает основное сопротивление прохождению газа из газовой смеси в жидкость. Пограничный слой образуют две прилегающие друг к другу пленки первая пленка состоит из молекул газа, а вторая — из молекул жидкости. Под действием конвекционных токов, происходящих в жидкостях и газах, частицы легко перемещаются одна относительно другой и свободно движутся по пространству, в котором заключены газ или жидкость. Поэтому находящийся над жидкостью газ имеет одинаковую концентрацию в любой точке пространства, которое он занимает над жидкостью, а концентрация раствора в жидкости одинакова во всем его объеме. Концентрации же жидкости и газа в пограничных жидкой и газообразной пленках соответствуют равновесным концентрациям, т. е. соответствуют фазовому равновесию. Таким образом, согласно пленочной теории абсорбции абсорбируемый газ диффундирует через пленку инертного газа, затем, попадая в жидкостную пленку, образует раствор, из которого, в свою очередь, диффундирует в жидкость. Следовательно, процесс абсорбции сводится к диффузии газа через газовую и жидкостную пленки. [c.591]

Таким образом можно разделить вещества, находящиеся в газообразном состоянии, пропустив их через жидкие стационарные фазы. -Этот прием широко применяется в газовой хроматографии. С другой стороны, стационарную жидкую фазу можно опустить, а для разделения веществ в газовом потоке использовать коэффициенты адсорбции инертных твердых частиц. Это влечет за собой необходимость знания процессов диффузии. [c.261]

Оптимальная скорость потока зависит от значений констант ут, у , д. К, а. я сош параметров наполнения йр и с1з коэффициента разделения к и коэффициентов диффузии в подвижной и неподвижной фазах От и 5. Коэффициенты диффузии имеют наибольшее значение. Характерно, что коэффициенты диффузии растворенных веществ в газообразной подвижной фазе имеют порядок 0,3 см /с, в то время как в жидкой подвижной фазе их порядок 10-5 см /с (см. рис. 24-5). В жидких неподвижных фазах коэффициенты диффузии составляют 10" —10- см /с. Эффективные [c.507]

Для твердофазных реакций нельзя указать общих кинетических законов, как в случае гомогенных реакций в жидкой или газообразной фазе. Механизм реакции и ее скорость в значительной степени зависят от специфических свойств веществ, участвующих в реакции. Однако эти свойства только в редких случаях можно установить точно. К их числу относится активность исходного материала, которая существенным образом определяется степенью измельчения и неупорядоченности (см. 16). Далее следует учитывать природу границы фаз и скорость диффузии через фазы, которая зависит от коэффициентов самодиффузии на поверхности и природы уже образовавшегося на границе фаз продукта [c.427]

Прямая реакция между двумя твердыми веществами, идущая без образования промежуточных газообразных или жидких фаз, требует непосредственного соприкосновения частиц твердых тел. Между тем поверхность твердых тел, даже малопористых, является чрезвычайно неровной. Фактическая поверхность соприкосновения двух твердых тел во много раз меньше кажущейся. Площадь же поверхности непосредственного контакта между зернами порошкообразной шихты, состоящей из пористых материалов, частицы которых имеют неправильную форму, измеряется миллионными долями их полной площади поверхности. Среднее расстояние между поверхностями соседних зерен порошкообразных смесей в 10 —10 раз превышает радиусы действия элементов кристаллической решетки. Кроме того, скорость диффузии в твердых фазах очень мала — коэффициенты диффузии лежат в пределах 10 —10 м с. Все эти факты обусловливают малую скорость реакций, идущих путем непосредственного взаимодействия твердых веществ. [c.28]

Конвективная диффузия в отличие от молекулярной обусловлена движением фаз в результате встряхивания, перемешивания, изменения температуры и других внешних воздействий. В жидкой или газообразной среде — это основной вид дпффузии, осуществляемой за счет перемещающихся внутри данной фазы конвективных потоков, несущих диффундирующее вещество. Его перенос осуществляется вследствие перемещения отдельных весьма малых (элементарных) объемов жидкой пли газообразной фазы, причем вещества внутри этих элементарных объемов переносятся посредством молекулярной диффузии, характерной для неподвижной фазы, которой и является элементарный объем жидкости пли газа. [c.60]

Жидкий раствор кристаллизуемого вещества отличается от газообразной фазы присутствием молекул растворителя. Поскольку последние не принимают участия в кристаллизации растворенного вещества, влияние их сводится к затруднению перехода его из раствора в кристаллическую фазу. Это влияние может быть учтено путем умножения скорости кристаллизации, рассчитанной для газа (с той же самой концентрацией молекул), на вероятность того, что молекула растворенного вещества находится в газоподобном состоянии. Как показано в [8], переход молекулы жидкости в такое состояние является предпосылкой для ее диффузии или самодиффузии и требует некоторой свободной энергии A , которая определяет температурную зависимость коэффициента диффузии по формуле [c.22]

В настоящее время наиболее распространенной теорией, объясняющей механизм передачи вещества между жидкой и газообразной фазами в процессе десорбции, является теория двухслойного поглощения. Согласно этой теории, десорбция сводится к последовательной диффузии удаляемого газа через два пограничных слоя — жидкостный и газовый. При диффузии газа из жидкой фазы в газообразную концентрация его и парциальное давление изменяются в диффузионных пленках, как показано на рис. 286. Концентрация газа в жидкой фазе равна концентрации его на границе между жидкостной пленкой и основной массой жидкости. В жидкостной пленке происходит снижение концентрации от величины Сх до Сз, отвечающей парциональному давлению диффундирующего газа на границе раздела фаз. В газовой пленке парциальное давление газа изменяется от величины Р до Рх, имеющей место на границе газовой пленки и основной массы газа, в которой парциальное давление диффундирующего газа также равно величине Рх- [c.408]

Понятие явление переноса объединяет процессы, в которых происходит передача импульса, энергии или массы от одних частей неоднородной материальной системы к другим. (Обычно принимают, что система однофазна, но неоднородна по свойствам.) При вязком течении происходит передача импульса от одних областей материальной системы к другим, если эти области содержат частицы с разными импульсами передача энергии происходит в процессе теплопроводности между областями системы с разной термической энергией при наличии областей с разным химичеоиим потенциалом (это различие, как правило, возникает вследствие разности концентраций) осуществляется перенос массы в результате диффузии, переносом массы сопровождается также процесс электропроводности между областями с разным химическим потенциалом. Явления переноса наблюдаются при любом агрегатном состоянии вещества, однако скорости этих процессов особенно велики в жидкой и газообразной фазах. В электрохимии явления переноса также занимают существенное место, поскольку почти все электрохимические процессы сопровождаются переносом массы и электрического заряда. Знание общих закономерностей явлений переноса необходимо при изучении конкретных процессов. [c.13]

В подобного рода гетерогенных системах взаимодействие компонентов происходит на поверхности раздела твердой и жидкой или твердой и газообразной фаз Естественно, что в этих случаях исключительную роль играют размеры и природа поверхности твердой фазы и во многих случаях существенную роль играют процессы диффузии ( транспортирования продуктов к поверхности или от тговерхности раздела фаз). [c.263]

В подобного рода гетерогенных системах взаимодействие компонентов происходит на поверхности раздела твердой и жидкой или твердой и газообразной фаз. Естественно, что в этих случаях исключительную роль играют размеры и природа поверхности твердой фазы, а также характер (лал инарность или турбулентность) потока жидкости или газа у поверхности твердого тела. Очень часто существенную роль играют процессы диффузии ( транспортирования продуктов к поверхности или от поверхности раздела фаз), которые, как известно, обусловливают передвижение реагирующих компонентов к твердой поверхности и отвод продуктов реакции с твердой поверхности в жидкую или газообразную фазу. Поэтому кинетика подобных процессов в целом будет определяться не скоростью взаимодействия компонентов (химической реакции или растворения твердого тела), а соотношением этой скорости и скорости диффузии. Если, например, скорость хи.мической реакции (или растворения) меньше, чем скорость диффузии продуктов реакции с поверхности твердой фазы в жидкую или газообразную, то она и будет определять собой кинетику процесса в целом, и наоборот, при [c.223]

Ответ представлен в форме кривых на рис. 24-2. Следует обратить внимание на то, что скорость и дана в логарифмической шкале, а не в принятой линейной шкале диаграмм Ван Деемптера. Вклад, учитывающий молекулярную диффузию в неподвижной фазе, пренебрежимо мал при скоростях вблизи оптимума для жидкой и газообразной систем. [c.508]

А, в, с — члены, характеризующие влияние турбулентной и молекулярной диффузии и сопротивление массонередаче Н — высота, эквивалентная теоретической тарелке А, — статистическая неоднородность набивки колонки у — поправочный коэффициент, характеризующий кривизну капилляров — средний диаметр частиц твердого носителя Дт, Дт — коэффициенты диффузии в газообразной и жидкой фазах V —линейная скорость газа-носителя в наполненной колонке к —произведение коэффициента распределения к) на отношение объема жидкости к объему газа в хроматографической колонке — эффективная толщина пленки жидкой фазы, которой покрыты частицы твердого носителя. [c.17]