ПЕРЕНОС МАССЫ Диффузия и механизм переноса массы

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]

Диффузионный перенос вещества из одной фазы в другую происходит через поверхность раздела, образующуюся в месте соприкосновения обеих фаз. Считается, что по ту и другую стороны поверхности раздела образуются тонкие пограничные диффузионные слои, в которых наблюдается резкое изменение концентрации. Движение жидкости внутри пограничного слоя носит ламинарный характер, причем скорость движения возрастает линейно с увеличением расстояния от поверхности раздела. В массе газа или жидкости движение носит турбулентный характер. Здесь преобладает более быстрый процесс конвективной диффузии, что приводит к выравниванию концентраций в направлении, поперечном к иоверхности раздела фаз. Таким образом, в разных зонах той или другой фазы действуют различные механизмы переноса в зависимости от гидродинамических условий. [c.262]

ДИФФУЗИЯ и МЕХАНИЗМ ПЕРЕНОСА МАССЫ [c.434]

Естественная и особенно вынужденная конвекция представляет собой гораздо более действенные механизмы переноса массы, а стало быть, и тепла в жидкости. Уравнение, описывающее перенос массы гп . сов-местно молекулярной диффузией и конвекцией в направлении у, определяется выражением [c.37]

Обычно в каждом единичном процессе приходится иметь дело с явлениями, проходящими по разному механизму. Перенос массы может осуществляться диффузией и конвекцией, теплообмен — теплопроводностью, конвекцией и излучением химическое превращение проходит обычно через промежуточные стадии, нередко также с различными механизмами, а стехиометрическое уравнение представляет собой баланс многих частных реакций и выражает суммарно конечный результат Того, что происходит в системе. В гетерогенных системах реакция осуществляется на границе раздела фаз, ей сопутствует перенос исходных веществ из реагирующих систем в зону реакции и продуктов с поверхности контакта в глубь фаз (диффузия и конвекция). Одновременно происходит теплообмен, при котором тепловая энергия подводится в систему или отводится от нее. Все эти явления могут быть последовательными и параллельными. [c.348]

Полезно обратить внимание на полную аналогию физического содержания и, следовательно, математической формы записи закона диффузии (5.5) и закона теплопроводности (ЗЛ), что есть следствие одного и того же механизма переноса массы и теплоты - хаотического теплового движения молекул диффундирующего компонента и среды. [c.346]

Для линейной области изотермы оно имеет вид уравнения, сходного с уравнением (7), которое соответствует механизму переноса массы В жидкости, или подобно уравнениям (14) и (15), для которых определяющим процессом является внутренняя диффузия [21]. В больщинстве случаев химическая реакция протекает очень быстро (НО сравнению с процессо-м диффузии и уравнение (18) удобно представить в интегральной форме [31, 37]. [c.77]

Для часто встречающегося на практике случая турбулентного движения жидкости принято дополнительно выделять турбулентный механизм переноса массы, который представляет собой, по-существу, процесс конвективного смешения, когда вещество переносится беспорядочными турбулентными пульсациями жидкости. Этот процесс называется турбулентной диффузией, хотя его сходство с молекулярной диффузией заключается лишь в одинаковой форме выражений для потоков веществ во многих (но не во всех) случаях [5]. Турбулентная диффузия обычно протекает очень быстро, хотя вблизи межфазных границ, где турбулентное движение подавлено, ее скорость может оказаться несущественной по сравнению с одновременно протекающим процессом молекулярной диффузии. [c.322]

Результаты опытов, в которых изучалась зависимость времени огранения полости от ее диаметра, форма которой в исходном состоянии была близка к сферической, графически изображена на рис. 3. Отчетливо видный излом на кривой 1/т = / (Ь) при Ь = Ь является указанием на смену механизма переноса массы при Ь <. Ь — механизм испарение — конденсация (характерное время т ), при Ь — механизм диффузии [c.116]

При турбулентном режиме течения, вследствие статистического характера пульсационного движения, перенос массы в ядро потока считается аналогичным переносу массы по механизму молекулярной диффузии [401]. Эта гипотеза позволяет представить толщину турбулентного диффузионного слоя по тем же зависимостям, что и при молекулярной диффузии, но с коэффициентом эффективного турбулентного [c.160]

Важную роль в технологических процессах играет, как известно, явление массопереноса, т. е. явление переноса массы вещества между двумя фазами. Существует несколько теорий процесса массопереноса через межфазную поверхность. Наибольшее распространение получила пленочно-пенетрационная теория, которая утверждает, что имеет место двойственный механизм диффузии. При малом времени контакта массообмен протекает как ряд неустановившихся процессов диффузии компонента от межфазной поверхности к элементарным вихрям сплошной фазы, соприкасающимся с поверхностью и проникающим в глубь сплошной фазы. При более длительном времени контакта действует механизм молекулярной диффузии через ламинарные пограничные пленки по обе стороны раздела фаз. [c.30]

Необходимо сделать ряд предварительных замечаний по поводу физических механизмов переноса энергии, массы и импульса. Эти замечания помогут читателю более отчетливо уяснить концепцию теплопроводности, диффузии, конвекции и излучения. [c.70]

Различают 1) непористые материалы, в к-рых поглощение распределяемого в-ва определяется механизмом абсорбции, а его перемещение-мол. диффузией 2) капиллярнопористые материалы, когда перенос распределяемого в-ва происходит по системе пор 3) коллоидные капиллярнопористые материалы, в к-рых стенки пор проницаемые и перенос массы [c.656]

Перечислим основные допущения, при соблюдении которых математическая модель (1.106) адекватно отражает процесс массообмена в неподвижном слое. Все частицы—сферические, одинакового и неизменного размера (Я), структура их изотропна. Внутренний перенос массы в частицах может быть описан градиентным законом диффузии Фика с постоянным коэффициентом эффективной диффузии (Оэ). Массоотдача от поверхности всех частиц в слое одинакова и симметрична относительно центров, частиц. Слой шаров имеет изотропную структуру, а пристенный эффект пренебрежимо мал. Поток фильтрующейся среды имеет одинаковую скорость как по сечению, так и по высоте слоя. Отклонения характера движения жидкости от режима идеального вытеснения можно описать диффузионным механизмом продольной диффузии [c.66]

В этой главе будут рассмотрены некоторые проблемы, которые не раз встречались в предыдущих главах. Эти проблемы касаются главным образом механизма так, будут рассмотрены механизм переноса протона, кинетические эффекты водородной связи, а также механизм реакций катионов металлов с лигандами в водном растворе, включая обмен воды между первой координационной сферой и массой растворителя. Другие проблемы касаются энергетики реакций, например, лимитирование диффузией, энергии активации быстрых реакций и интерпретация уравнения Аррениуса. [c.263]

Вклад пленочного потока в общий поток массы при испарении иа капилляров должен расти при повышении относительного давления пара в окружающей среде Po/Ps так как при этом растет толщина, пленки. Так, для воды при Po/ps 0,75 преобладающим механизмом переноса становится диффузия пара, влияние пленочного течения неощутимо. Это подтверждено в серии экспериментов с капил- [c.317]

Твердое тело содержит в своем пористом объеме раствор целевого компонента. При взаимодействии с экстрагентом целевой компонент диффундирует сквозь пористую структуру твердого тела в основную массу жидкости. Диаметр пор, составляющих пористый объем, настолько мал, что жидкость, заключенная в порах, практически неподвижна. Из этого следует, что механизмом переноса растворенного вещества является молекулярная диффузия. [c.280]

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 малой плотности межфазового теплового потока механизм массопередачи, очевидно, будет значительно сложнее описанного выше. Возможно, что в этом случае пузырьковое кипение жидкости происходит при больших расстояниях между центрами парообразования и поэтому перенос массы в тепловом пограничном слое обусловливается также молекулярной и турбулентной диффузией. При ДТ О вместо пузырькового кипения будет иметь место [c.111]

Молекулярный перенос массы и энергии происходит вследствие беспорядочного теплового движения микрочастиц. Перенос массы по такому механизму называется диффузией, а энергии — теплопроводностью. Макроскопические количества массы и энергии переносятся лишь при наличии движущей силы, т. е. при отклонении системы от состояния равновесия. Как было показано выше, условием материального равновесия фазы является постоянство состава, а условием теплового равновесия — постоянство температуры во всем объеме фазы. [c.50]

Так как перенос количества движения, энергии и массы при турбулентном движении жидкости происходит по единому механизму, коэффициент турбулентной диффузии можно выразить через длину пути смешения I соотношением, аналогичным (11.60) [c.420]

В неподвижной среде перенос массы осуществляется путем молекулярной диффузии. По этому механизму вещество переносится в результате теплового движения отдельных молекул, без каких-либо внешних механических воздействий и при отсутствии конвективных токов. Однако этот механизм отно- [c.247]

Другой предельный случай реализуется, когда скорость химической реакции намного превосходит скорость диффузии. В этом случае реакция протекает в так называемой диффузионной области ее скорость определяется интенсивностью процесса переноса массы к поверхности катализатора и, следовательно, наблюдаемые кинетические закономерности никак не связаны с механизмом и кинетикой химического превращения на активной поверхности. [c.262]

Кроме конвективного переноса массы целевого компонента существует перенос за счет механизма молекулярной диффузии при наличии градиента концентрации вещества [c.19]

Соотношение (99-4) основано на том, что перенос импульса и перенос массы сходны между собой независимо от того, осуществляется ли этот перенос за счет молекулярного или турбулентного механизма. Из рис. 98-2 можно получить информацию об изменении турбулентного коэффициента диффузии в полностью развитом турбулентном течении вблизи стенки. Как было установлено выше, вблизи стенки много меньше V, в этом случае рис. 98-2 не дает никакой информации о v< ). Однако в случае [c.325]

Диффузия обычно сопровождается изменением плотности раствора, вызванным изменением концентрации, что часто приводит к течению всей жидкости, т. е. вызывает конвекцию. Конвекция ускоряет перенос массы. Описание конвективной диффузии довольно сложно и здесь приведено не будет, так как это не содействовало бы пониманию механизма переноса массы (см., например, работу Ньюмена [2] по конвективной диффузии между коаксиальными цилиндрами). [c.177]

В отдельных случаях константы сополимеризации мономеров, полученные при эмульсионной сополимеризации, хорошо согласуются с данными для гомогенных систем. В качестве примера можно привести эмульсионную сополимеризацию значительно различающихся по растворимости в воде винилацетата и бутилакрилата [272]. Подобные факты не могут быть объяснены с позиций диффузии мономеров через водную фазу и, вероятно, связаны с массо-переносом по другим механизмам, например в результате непосредственного контакта капель с ПМЧ [192,213], квазиспонтанного эмульгирования [196] или образования микроэмульсии в особых условиях до начала полимеризационного процесса [195]. [c.157]

Рассмотрим закономерности переноса реагирующих ионов в непосредственной близости от рабочего электрода на примере анодного растворения металлов. Вследствие перехода в раствор катионов металла при достаточно большом положительном сдвиге потенциала концентрация ионов в приэлектродном слое превышает концентрацию в массе раствора, которая вследствие интенсивного перемешивания поддерживается постоянной. Возникающий градиент концентраций приводит к диффузионному току катионов через образующийся пограничный дис узионный слой, причем изменение концентрации по его толщине близко к линейному миграционный механизм переноса ионов в данном случае играет незначительную роль. Росту скорости диффузии благоприятствует увеличение скорости протока электролита, поскольку при этом уменьшается толщина диффузионного слоя 20 [c.20]

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]

Рассмотренный вьпие нестационарный механизм переноса с развитой циркуляцией жидкости внутри капли удовлетворительно описывает массо- и теплообмен в каплях диаметром 0,5 - 3 мм. Для больших капель может наблюдаться интенсивное перемешивание жидкости внутри капли. В работе Хандлоса и Барона [259] дан вьшод уравнения диффузии для случая, когда движение жидкости в капле носит турбулентный характер. [c.191]

При понижении входной температуры до 500 °С для всех значений параметров-диаметра зерна 1 и 4 мм, средней начальной закоксованности 1,5 и 5,0% (масс.)-картина выжига кокса аналогична приведенной на рис. 4.4, а, в остаточные отложения кокса расположены около внешней поверхности зерна. Интересно, что при удалении кокса с зерна диаметром 4 мм и i = 5% (масс.), но с разными входными температурами характер выжига и итог прямо противоположны. При 600 °С, как отмечалось выше, остаточный кокс сосредоточен в центре зерна, тогда как при 500 °С-в периферийной зоне. По-видимому, механизм действия тот же, что для случая Тр = 600 С и з = 1 мм достаточное количество кислорода переносится за счет диффузии в центр зерта. Однако определяющим параметром в случае Тг = 500 °С и i/з = 4 мм является температура. Кислород, поступающий в зерно, из-за относительно низкой температуры не успевает прореагировать до конца и диффундирует в глубь зерна к его центру. [c.81]

Хотя сейчас общепринято [25, 26], что турбулентное движение в некоторые моменты времени может распространяться очень близко к стенке, при исследовании вопросов переноса массы более приемлемым является традиционное представление о структуре турбулентного пограничного слоя. Так, если газ может переноситься через ламинарный подслой за счет молекулярной диффузии, то подобный механизм переноса частиц будет возможен только для таких мелких частиц, на поведение которых существенное влияние оказывает броуновское движение [24]. В разд. 3.4 обсуждалась тенденция частиц к отставанию от турбулентного движения окружающей жидкости. Можно ожидать, что при движении к стенке частицы вырвутся из окружающего вихря за счет своей инерции и ударятся о стенку. Этот механизм проскакивания частицами области низкой турбулентности вблизи стенки и попадания на стенку был впервые предложен Фрид-лендером и Джонстоуном [15]. Трудности использования этого представления связаны в основном с аналитическим заданием условий инерционного пролета частиц. Дэвис [19] наиболее полно разработал эту модель его подход иллюстрируется на фиг. 11.2. В расчетах Дэвиса были использованы следующие допущения. [c.348]

В системе газ (пар) — жидкость одни компоненты переносятся из ядра потока жидкой фазы к границе раздела фаз, а затем в ядро потока газовой (паровой) фазы, другие компоненты — в обратном направлении. При этом перенос массы в ядре каждой фазы обычно происходит в результате турбулентнь Х пульсаций, а в вязких подслоях вблизи границы раздела — в результате молекулярной и Затухающей турбулентной диффузии. Перенос в-ва в. этих системах через границу раздела осуществляется путем испарения и конденсацин или в результате растворения га.ча и жидкости. В системах с тв. фазой различают внешнедиффуз. область, когда в-во переносится из ядра газовой или жидкой фазы к пов-сти ТВ. тела, и внутридиффузионную, к-рая характеризуется переносом распределяемого компонента внутри пор (для пористых структур) и диффузией в тв. фазе. Механизм М- в системах с движущимися фазами, такими, напр., как газ (пар) и жидкость в виде стекающей пленки, может существенно изменяться при гидродинамич. нестабильности пов-стн раздета вследствие возникновения межфазной спонтанной турбулентности потоков или нрн noiiepxHo THoii конвекции. Суи ,е( твенное влияние иа состояние н ра.чмер иов-стн раздела оказывает наличие в системе ПАВ. Эффективность М- в значит, степени зависит также от теплообмена между фазами. [c.313]

Подпроблемы, требующие разработки оригинальных творческих и экспериментальных методов, следующие диффузия и миграция через дисперсные и полупроницаемые фазы диффузия и проводимость в пористых средах, имеющих источники и стоки заряда и массы проводимость твердых матриц, состоящих из нескольких твердых фаз при произвольном и упорядоченном распределениях механизм переноса газов к поверхности раздела электролит — твердое вещество и от нее к пористой среде учет влияния поверхностного заряда на ионный перенос за счет диффузии и миграции ламинарная и турбулентная свободная конвекция, в том числе в сочетании с направленной конвекцией в произвольно ориентированных электродных конфигурациях изменепне и корреляция (при отсутствии соответствующей теории) коэффициента ионной диффузионной способности, подвижности, вязкости и плотности концентрированных электродов растворимость и диффузия газов в концентрированных электролитах. [c.15]

Сделаем следующие предположения газ неподвижный, капля не движется относительно газа на межфазной поверхности жидкость — газ существует локальное термодинамическое равновесие давления в газовой и жидкой фазах равны и постоянны природный газ считается нейтральным. Это означает, что он не растворяется в жидкой фазе, в то время как возможен перенос воды и метанола через межфазную поверхность характерное время процесса тепломас-сопереноса в газовой фазе мало по сравнению с характерным временем в жидкой фазе. Это предположение позволяет сформулировать задачу в квази-стационарном приближении распределение концентраций компонентов и температуры в газе является стационарным и зависит только от расстояния г от центра капли, в то время как концентрации компонентов и температура в жидкой фазе изменяются со временем и однородны по объему капли природный газ рассматривается как один компонент (псевдогаз), свойства которого определяются по известным правилам усреднения для многокомпонентных смесей [9]. Мольная концентрация псевдогаза обозначается y Q, перенос массы компонентов в газе обусловлен механизмом молекулярной диффузии, характеризуемым бинарным коэффициентом диффузии D,-,,, перекрестными эффектами пренебрегаем. [c.539]

В вопросе о состоянии межфазной поверхности контакта и о механизме массопередачи в настоящее время получили распространение две теории пленочная, основамная на представлении об устойчивой и неизменной поверхности фазового контакта, и теория динамического состояния поверхности фазового контакта. Первая из них предполагает преимущественное влияние на процесс переноса массы молекулярной диффузии, во второй рассматривается влияние как молекулярного, так и вихревого переноса массы в зависимости от гидродинамического состояния двухфазной системы в целом. [c.5]

В турбулентном потоке перенос массы происходит путем беспорядочного перемещения малых объемов жидкости (или газа). Перенос массы по эгому механизму называют вихревой нли конвективной диффузией. [c.248]

Б неподвижной среде перенос массы осуществляется путем молеку-,1ярной диффузии. По этому механизму вещество переносится в результате [c.389]

Аналогия между переносом массы, тепла я механической энергии (количества движения). Сопоставляя рис.. УП-8 и Х-5, можно заметить принципиальное сходство между профилями изменения скоростей, температур и концентраций. Это указывает на то, что в определенных условиях существует аналогия между механизмами переноса массы, тепла в механической энергии. В ядре турбулентного потока, движущегося внутри трубы (канала), при перемешивании под действием турбулентных пульсйций происходит выравнивание скоростей частиц, а в процессах тепло- и массопереноса — выравнивание соответственно температур и концентраций. В пределах же пограничного подслоя, где действие турбулентных пульсаций становится пренебрежимо малым, наблюдается резкое падение скоростей, а также -температур и концентраций. При этом в общем случае толщины гидродинамического, теплового и диффузионного пограничных подслоев не одинаковы. Их толщины совпадают, когда равны величины кинематической вязкое V, коэффициента температуропроводности а и коэффициента молекулярной диффузии О. Как известно, значениям а п Е> пропорциональны соответственно количества переносимых массы, тепла и механической энергии в пограничном слое. Таким образом, аналогия между указанными процессами соблюдается при условия, что = а — О. [c.404]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология