Вынужденный диффузионный поток

С определяющими критериями, учитывающими влияние сил вязкого трения (Не), силы тяжести (Оа или аналогичные критерии Ог и Аг), сил поверхностного натяжения ( / е) и влияние диффузионных потоков (5с). Степень влияния указанных критериев на массопередачу еще точно не установлена. Одпако анализ приведенных в табл. 3.1 критериальных уравнений позволяет дать предварительную оценку влияния различных факторов, определяющих интенсивность массопередачи. Так, с уверенностью можно сказать, что при вынужденном движении потоков и интенсивных режимах взаимодействия фаз силы вязкого трения являются определяющими для скорости массопередачи, в то время как влияние силы тяжести вырождается. Силы поверхностного натяжения при ламинарных режимах течения изменяют только поверхность контакта фаз и не оказывают заметного влияния на скорость массопередачи, в то время как в турбулентных потоках они существенно влияют и на гидродинамику, и на кинетику массопередачи [48]. [c.88]

Остановимся на проблеме вычисления диффузионных потоков масс (или чисел молей) компонентов, вынужденных самопроизвольным переносом электрических зарядов, жестко связанных с частицами этих компонентов. Сопоставляя (4.15.10) и (4.15.17), находим [c.271]

Второе критическое замечание Уилера состоит в том, что в выводе уравнений (127) и (130) диффузионный поток молекул принимается ничтожно малым по сравнению с вынужденным течением. Однако для получения качественной картины оригинальные расчеты Тиле достаточно точны. [c.195]

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]

В дальнейшем изложении будут приведены основные уравнения, характеризующие движение жидкости, и будет показано, как достигнуть повышения плотности диффузионного потока при массопередаче в условиях вынужденной конвекции. [c.18]

В разных диффузионных режимах вероятность возникновения описанных особенностей кристаллов различна. В режиме молекулярной диффузии только малые пересыщения могут привести к росту полногранных кристаллов ввиду малых скоростей диффузии. В режиме свободной конвекции меньше градиенты концентраций вдоль граней из-за конвекционных потоков и из-за того, что скорости диффузии больше, Это позволяет получить однородные кристаллы при существенно больших пересыщениях (скоростях роста), чем в предыдущем режиме. В режиме вынужденной конвекции в связи с повышением скорости течения раствора и уменьшением толщины диффузионного слоя скорости диффузии еще больше, а градиенты пересыщений вдоль грани еще меньше, что дает возможность относительно быстро выращивать крупные однородные кристаллы, получение которых при других режимах затруднительно. [c.45]

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]

Перераспределение же коионов в диффузионном слое рассматривается как вынужденное. При этом в пленке устанавливается градиент концентрации коионов, несмотря на отсутствие потока последних через пленку [уравнение (XI.20)]. [c.287]

Кроме того, следует отметить, что рассматриваемый метод диффузионного насыщения назван циркуляционным потому, что указанный перенос диффундирующего элемента связан с естественной (термодинамически необходимой) и вынужденной (технологически необходимой) циркуляцией газовой среды в замкнутом объеме установки. В следующей главе показано, что вынужденная циркуляция газовой среды необходима для обеспечения турбулентных газовых потоков возле насыщаемой поверхности с целью по-36 [c.36]

Трудности проведения опытов с целью определения механизма первичных реакций и создания условий кинетического режима приводили многих исследователей к постановке таких экспериментов, в которых условия диффузии были простейшими. В качестве объектов исследования выбирались тела простейшей геометрической формы углеродный канал и углеродный шарик. В диффузионных процессах различают две физически различные задачи так называемую внешнюю задачу, отвечающую случаю обтекания (в данном случае горение в вынужденном потоке углеродного шарика), и внутреннюю задачу, отвечающую случаю протекания (горение в вынужденном потоке стенок углеродного канала). На первом этапе работы был использован метод аналогий, основанный на почти полной тождественности диффузионной задачи в процессе горения с задачей на теплообмен. Однако эти задачи являются тождественными только для очень малых концентраций газообразного реагента на углеродной поверхности. [c.202]

Перенос массы вещества в направлении, перпендикулярном потоку жидкости (вынужденное движение), влияет на состояние пограничного слоя, а это обусловливает изменение коэффициентов теплообмена при возникновении массообмена в подобных гидродинамических условиях. В пограничном слое происходит диффузионный (молекулярный) и конвективный перенос массы вещества, [c.44]

Основными процессами, при которых происходит унос тепла, являются вынужденная конвекция и передача тепла газовому потоку, которая зависит от теплопроводности газа. С этими двумя процессами связано 75% или даже больше общих потерь тепла. Потери тепла, обусловленные вынужденной конвекцией, можно свести к минимуму, если соответствующим образом расположить нить внутри камеры (например, в так называемых камерах диффузионного типа, хотя диффузионные ячейки обладают нежелательно большой инерционностью). При использовании таких газов-носителей, как гелий или водород, превалируют потери тепла путем передачи его от нити к газу. В дальнейшем изложении предполагается, что единственной причиной тепловых потерь служит теплопроводность в газе-носителе. [c.82]

Согласно уравнению (6.106) скорость изменения плотности распределения частиц в любой точке псевдоожиженного слоя определяется перемещением материала из одной точки пространства в другую за счет вынужденного направленного движения потока частиц материала (первое, конвективное слагаемое правой части уравнения), перемешиванием частиц согласно принятому диффузионному механизму (второе слагаемое правой части уравнения), переходом частиц из одной фракции в другую (более мелкую) вследствие их истирания друг о друга и о стенки аппарата (третье слагаемое) и переходом частиц материала от большего влагосодержания к меньшему вследствие процесса сушки (последнее слагаемое). [c.191]

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]

Таким образом, при диффузионном факеле, развивающемся по принципу свободной струи (горение в неограниченном пространстве), струя будет раздаваться, как обычно, от центра к периферии и характеризоваться соответствующими полями скоростей (фиг. 18-4,а). Аналогичный факел, заключенный в принудительные габариты топочной камеры с проточной частью, отнесенной к периферии, и с необтекаемым телом в сердцевине, будет развиваться в условиях движения потока, распространяющегося от периферии к центру и характеризующегося совершенно другим полем скоростей (фиг. 18-4,6). Это охватывающее вынужденное движение потока должно соответственно интенсифицировать последние стадии смесеобразования и укорачивать факел по сравнению со свободным его развитием. [c.190]

При отсутствии свободной и вынужденной конвекции общий диффузионный поток i-ro компонента складывается из потока молекулярной диффузии 7j и стефанова потока При диффузии [c.45]

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

Проводя аналогию между процессами теплопередачи и диффузии, приходится отметить, что в теплопередаче гидродинамическое подобие потоков полностью характеризуется критерием Рейнольдса только при вынужденном движении с хорошо развитой турбулентностью ири отсутствип такого движ ения, а также в потоках ламинарных и переходных режимов перенос тепла за счет естеств( Нпой конвенции характеризуется критерием Грасгофа. Аналогичный по смыслу критерий введен и для диффузионных процессов [c.34]

Зоны топочного пространства. В сущности, все приведенные выще рассуждения об объеме и длине факела остаются формальными, хотя развитие факела и, в частности, его длина интересовали уже не одного исследователя [Л. 11 и 51]. Дело не только в чрезмерной примитивизации схемы факела, который в реальных условиях вынужденного потока развивается гораздо сложнее, но и в том, что на самом деле активная зона диффузионного факела представляет собой его поверхностную оболочку с весьма небольщой толщиной фронта горения. Поэтому ра спрос 11ранение тепловыделения на весь объем, занимаемый факелом, представляется столь же формальным приемом, как и отнесение этого тепловыделения к объему всей топочной камеры, значительная часть которой совсем не занята процессом горения. К таким частям топочного объема относятся зоны / и III, схематически показанные на фиг. 18-2. Самое горение может происходить только в зоне смесеобразования, т. е. в зоне II, которая сама делится фронтом горения на внутреннюю //д и наружную// . Первая заполнена смесью топливного газа с продуктами сгорания, вторая — смесью продуктов сгорания с воздухом. Для всей толщи фронта горения характерно соблюдение стехиометрических пропорций (в среднем по толще). Таким образом, если представлять себе фронт горения как некоторую поверхность, то она является поверхностью теоретического избытка воздуха (а=1).В связи с этим она является также и поверхностью ма1ксимально развиваемой температуры процесса при данной внешней теплоотдаче факела [c.188]

Возникают первые развернутые исследования экопериментально-теоретического по рядка со сферическими сравнительно крупными (5- 25 мм) углеродными частицами в вынужденном потоке [Л. 61 и 70], в которых учитывается конечное время химической реакции (т ), а полное время сгорания частицы рассматривается как сумма диффузионного и кинетического времени Особенно развернутым — и теоретически и экспериментально — является исследование Блинова [Л. 61], дающее отличное совпадение теоретических расчетов с его же экспериментальными данными и устанавливающее, что переход процесса в диффузионную область [когда можно пренебрегать добавочным слагаемым (т )] для исследовавшихся довольно крупных сферических частиц наступает примерно при 1 200°, [c.201]

Кэйдл [292] изучал диффузию гелия и азота на промышленном катализаторе синтеза метанола. Анализ и интерпретация полученных им результатов сложны и здесь не приводятся. При обработке этих данных по модели с параллельными порами коэффициент извилистости для диффузионной составляющей значительно больше, чем для вынужденного потока. Отношение этих величин равно 1,8 для катализатора синтеза метанола 2,0 для плотных гранул бемита и около 1,3 для волокнистого графита [292]. [c.76]

Методом вращающегося дискового электрода и другими методами с высокими скоростями потока можно измерить константы скорости гетерогенной реакции первого порядка вплоть до 0,1 см с , прежде чем возрастание диффузионного контроля приводит к потере чувствительности к кинетическому контролю. Брукенштейн и Прагер [98] рассмотрели переходное поведение системы с вращающимся дисковым электродом после приложения скачка потенциала. Этот метод позволяет измерять константы скоростей по меньше й мере на поря док выше, чем другие нестационарные методы без вынужденной кон векции (см. разд. VII). При достаточно кратковременных возмуще ниях кривые зависимости приэлектродной концентрации и тока от времени в системах с вынужденной конвекцией приближаются к со ответствующим кривым в системах без конвекции, поскольку кон центрация в растворе изменяется лишь на малых расстояниях по сравнению с толщиной гидродинамического пограничного слоя [190]. Основным преимуществом переходных методов по сравнению со ста [c.184]

Оба рассмотренных выше диффузионных процесса не зависят от общего перепада давлени я вдоль поры. Если перепад давления устанавливается, то имеет место вынужденное течение газа. В том случае, когда средний свободный пробег молекул велик по сравнению с диаметром пор, вынужденное течение неотличимо от течения Кнудсена и не подвергается влиянию перепада давлений. Однако, когда средний свободный пробег молекул мал по сравнению с диаметром пор, но перепад давлений все же устанавливается, течение, возникающее в результате такого перепада давлений, будет налагаться на объемное течение газа. Уравнение для скорости потока газа, протекающего под давлением через трубку, экспериментальным путем вывел Хаген [38] и независимо от него — Пуазейль [1]. Такое уравнение можно применить для вынужденного течения в узких каналах, таких, например, как поры катализатора. Рассмотрим элемент потока длиной АЬ и радиусом а, протекающего под давлением через цилиндрическую пору радиусом г. Примем, что линейная скорость внешнего края этого элемента равна щ. Сила, возникающая в результате напряжения сдвига у стенки поры, уравновешивается силой, которая возникает благодаря перепаду давления АР между концами цилиндрического элемента потока. В таком случае вязкость т] равна напряжению сдвига, возникающего на единицу градиента скорости, и поэтому сила сдвига определяется уравнением [c.190]

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]

Особым видом переноса, который приходится учитывать при гетерогенном катализе, является вынужденное течение, т. е. перенос вещества под действием разности давлений снаружи и нутри поры. Перепад давлений может быть следствием изменения числа молей вещества при реакции (гидрирование, дегидрирование и др.) или больших абсолютных значений тепловых эффектов, что приводит к перегреву или переохлаждению внутри зерна катализатора, обладающего, как правило, невысокой теплопроводностью. Во всех случаях создается поток йещества внутрь поры или наружу, который отражается на общей диффузионной картине. Вынужденное течение описывается законом Пуазейля, а коэффициент переноса (диффузии) оказывается пропорциональным перепаду давлений ДР. [c.306]

Во второй главе это соотношение используется для описания массоэнергопереноса в процессах гетерогенного катализа, диффузионной обработки пористых тел, адсорбции, мембранных процессах, а также в некоторых электрохимических процессах, В последние годы в различных областях науки делаются попытки разработать методологию построения количественных теорий сложных систем. При этом термин сложные системы используется не только для того, чтобы отметить многообразие элементов системы и разнообразие связей между элементами. Часто он подчеркивает недостаточность имеющейся эмпирической информации и надежно обоснованных теоретических заключений о характере и механизмах связей между элементами системы для разработки исчерпывающей количественной теории, которая позволила бы надежно прогнозировать поведение исследуемой системы во всем множестве допустимых ситуаций. В тех случаях, когда уровень теоретических и экспериментальных знаний не дает возможности сформулировать адекватное математическое описание процесса или системы в форме набора уравнений переноса с соответствующими начальными и граничными условиями, исследователь вынужден использовать методы разработки эмпирических уравнений. Необходимым дополнением к методам эмпирических уравнений является диаграммная техника причинного анализа, которая не только позволяет детально проанализировать внутреннюю причинно-следственную структуру исследуемого явления или процесса, но и дает возможность количественно оценить интенсивность причинных воздействий между различными элементами системы или этапами процесса. Направления причинных воздействий в системе совпадают с направлениями потоков вещества, энергии и информации, поэтому диаграмма причинно-следственных отношений для исследуемого объекта по существу является диаграммой потоков переноса. Часть первой главы книги посвящена одному из методов причинного анализа — информационному моделированию процессов массоэнергопереноса в сложных системах, [c.9]

Конвективный поток становится существенным в сравнении с диффузионным, если 1) диффузия происходит в потоке, быстро движущемся в направлении диффузии, как в случае, рассмотренном в примере 5.1, или 2) конвективный поток вызван исключительно самой диффузией, но уровень концентрации весьма высок. Согласно уравнению (3.4), произведение НуСл может быть большим по сравнению с 7 , когда концентрация са мала, а величина 11 при вынужденном течении велика, или когда величина Vу мала, а концентрация Сд велика. Эти две возможности обсуждаются на примере изотермической бинарной газовой системы, причем в основу анализа положена пленочная модель. Из экспериментальных данных следует, что применительно к поставленной задаче пленочная модель в первом приближении является наилучшей. [c.198]

Эта мысль получила свое конкретное выражение в интересной работе Коларжа [78]. Коларж преобразовал обычное критериальное уравнение массоотдачи в вынужденном потоке, принимая в качестве определяющего линейного размера в диффузионном критерии Нуссельта и в критерии Рейнольдса диаметр зерна [c.192]

Левеншпиль, экспериментально изучавший суммарный перенос по переменному вынужденному движению различных жидкостей по одному и тому же трубопроводу, пришел к заключению, что диффузионный механизм (и эффективный коэффициент диффузии /)д) достаточно точно характеризует перенос в трубах малого диаметра и большой высоты, но совсем не приложим к коротким трубам большого диаметра, в которых легко возникают в рупномасштабные циркуляционные потоки [8]. [c.410]

Так как степень сорбционного насыщения породы определяется наличием пассивных (в фильтрационном отнощении) зон или вторичной пористостью минеральной фазы, то кинетика процесса в целом контролируется конечной скоростью диффузии вещества из потока в эти обособленные зоны порового пространства. Поэтому проявление диффузионного механизма внутрипорового обмена может резко расширить кинетическую об/састь сорбционного процесса при миграции вещества. Если считать, что характер базисного кинетического уравнения остается без изменения, то в расчетах можно использовать экспериментально определяемый коэффициент а, в котором находит обобщенное отражение и данный механизм это вынужденно предполагает полевое определение коэффициента а при условиях миграции, близких к прогнозируемым. [c.256]