Простая физическая модель процессов переноса

Вторая задача, от которой непосредственно зависит успех создания эффективных искусственно создаваемых нестационарных процессов,— это дальнейшее развитие теоретических основ динамики гетерогенных каталитических реакторов. В нестационарных условиях гораздо сильнее, чем в стационарных, проявляется влияние процессов переноса вещества, тепла и импульса. Небольшие изменения, например, в условиях массо- и (или) теплообмена в зернистом слое катализатора могут привести к весьма заметным изменениям избирательности, степени превращения. Поэтому для осуществления нестационарных процессов требуется глубокое и ясное понимание всех физических процессов в реакторе. Количественное знание позволяет строить простые математические модели процессов в реакторах любой производительности. Кроме того, глубокое понимание всех основных закономерностей массо- и теплопереноса в реакторах позволяет создавать условия, благоприятно влияющие на показатели каталитического процесса. Нам представляется, что поиск таких условий эмпирически, на основе общих соображений нечасто будет приводить к заметным положительным эффектам. Особо важно отметить необходимость экспериментальных и теоретических работ по исследованию и количественному описанию поведения твердых частиц катализатора в реакторах, работающих в условиях псевдоожижения, пневмотранспорта, циркуляции частиц между реакторам н регенератором. Именно в таких реакторах легче организовать условия работы при нестационарном состоянии катализатора. [c.227]

Простая физическая модель процессов переноса [c.65]

Большая научная и практическая важность резкого ускорения каталитических исследований и повышения их эффективности для реализации исключительных потенциальных возможностей, скрытых в катализе, требует существенного улучшения теории сложных каталитических процессов, полного учета их специфики и отказа от распространенной тенденции к переносу на сложные реакции моделей и представлений, оправдавших себя при анализе простейших процессов. Главная роль в механизме сложных каталитических превращений принадлежит различным лабильным формам, сведения о которых быстро возрастают вследствие применения в катализе новых физических методов исследования. Пока эти сведения недостаточны для полной и однозначной характеристики элементарных этапов катализа. В значительной мере благодаря применению газовой хроматографии и большому объему информации, которую она дает о процессах и катализаторах, в ряде случаев начинают приобретать достаточную определенность основные черты стадийного механизма сложных реакций. [c.3]

Простую физическую модель процессов переноса можно построить, рассмотрев два соседних слоя газа в системе (рис. 5.1). Если существует градиент dq/dz некоторого физического параметра q в направлении г, то для молекул, имеющих координату z, средняя величина этого параметра будет равна q, а для молекул с координатой z + dz средняя величина этого параметра будет равна q -Н (dq/dz) dz. Движение молекул является абсолютно неупорядоченным (молекулярный хаос). Их распределение по наиболее вероятным скоростям дается распределением Максвелла-Больцмана, которое устанавливает распределение молекул газа по координатам и скоростям при наличии произвольного потенциального силового поля. Согласно последнему число частиц со скоростями в интервале Аи равно N(l )Ai ос ехр (-v /kT)Av [c.65]

В качестве типичного примера остановимся на понятии о средней длине свободного пробега в кинетической теории. Во многих случаях столкновения между молекулами играют важную роль даже в разреженных газах. Это в особенности касается процессов переноса, таких, как вязкость, диффузия или теплопроводность. Законченная теория интересующих нас столкновений частиц выглядит весьма внушительно и отнюдь не всегда позволяет получить физически наглядные результаты. Часто, поэтому, исходят из предположения о том, что каждой молекуле присуща определенная вероятность столкновений с другой молекулой на единице пройденного пути, что после такого столкновения движение пробной частицы носит случайный характер, т.е. она не помнит о своей скорости или направлении движения до момента удара . Эта модель" позволяет получить простые формулы для коэффициентов вязкости, диффузии, теплопроводности и других. Но, увы, ошибка этих формул часто велика. Обычно, однако, они правильно отражают порядок величины . Нро ошибки знают все. Однако данная модель настолько хорошо себя зарекомендовала в ситуациях, где требуется получить общее представление о величине эффекта, что все это время ею широко пользовались даже и те, кто знаком с присущими ей недостатками и ловушками . [c.31]

Перенос электрона относится к наиболее фундаментальным явлениям физической химии, лежащим в основе большинства окислительно-восстановительных и кислотно-основных реакций, исследуемых в самых различных областях химии и биологии. Их широкое исследование стимулировало развитие как теоретических представлений, так и поиск достаточно простых модельных систем для проверки предсказаний теории. Среди изучаемых моделей особое место принадлежит электродным реакциям, важной особенностью которых по сравнению с гомогенными реакциями переноса электронов в конденсированной фазе является линейная связь энтальпии процесса с потенциалом электрода, позволяющая плавно ее изменять при сохранении остальных условий протекания реакции. Благодаря этой дополнительной степени свободы можно определить не только температурную зависимость константы скорости реакции (например, энергию активации в случае аррениусовской зависимости), но и установить ее связь с энергетикой элементарного акта. Именно по этой причине результаты изучения простейших электродных реакций обеспечивают более всестороннюю проверку выводов теории переноса электронов в полярных средах. [c.202]

В настоящей статье не преследовалась цель дать исчерпывающий обзор литературы, поскольку превосходное краткое изложение существующих работ по излучению в поглощающей среде недавно было сделано Виокантой (Л. 4] и Хоттелем [Л. 5]. Задача этой статьи заключается в том, чтобы показать лишь наиболее важные эффекты, связанные с влиянием излучения на другие виды переноса тепла. Поэтому в дальнейшем будут рассматриваться наиболее простые физические модели процессов. ПОНЯТНО, что такие упрощения не всегда соответствуют действительности. Так как решение задач теплообмена при совместном действии излучения и других видов переноса, вообще говоря, связано с учетом большого числа различных параметров, то для упрощения при расчетах будем искать влияние излучения лишь в первом приближении. [c.140]

Статья Р. Д. e ea посвящена проблеме теплообмена при совместном переносе энергии тепловым излучением и теплопроводностью или конвекцией. Пользуясь простой физической моделью (серая нерассеивающая среда, одномерный перенос энергии), автор проводит анализ процессов теплообмена в поглощающей среде при переносе энергии только за счет излучения, за счет излучения и теплопроводности, излучения и конвективного теплообмена. Рассмотрено также влияние излу чения на конвективный теплообмен в непоглощающих средах, проявляющееся через граничные условия. [c.4]

Таким образом, мы внди.м, что реальная картина турбулентности в вязком подслое оказывается несоизмеримо сложнее простейших гидродина.мнческих моделей, предлагаемых в рамках теорий проницания и обновления поверхности . По-видимому, при современном состоянии наших знаний о структуре течения в подслое невозможно создать модель, которая бы правильно отражала физические процессы в подслое. Хотя в будущем м подход, основашгый на модельном описании гидродинамики, и подход, основанный на приближенном решении дина-.мических уравнений, несомненно, приведут к одному и тому же результату — последовательной теории турбулентного переноса, находящейся в полном соответствии с опытными данными, — однако на данном этапе более перспективным яв,1яется динамический подход. К этой точке зрения приходят и некоторые [c.180]

Условие инвариантности комбинаций удля упругих столкновений выполняется автоматически при любых максвелловских функциях fi. fj с произвольными нормировками. Формально можно считать, что смесь нереагирующих компонент является "химически равновесной", если функции распределения имеют максвелловский вид. Хотелось бы отметить, что такой подход имеет физический смысл, поскольку частицы с разной поступательной энергией вносят различный вклад в процессы установления равновесия. Кстати, именно на этом основана модель Ван-Чанга—Уленбека—де Бура, где вводится множественная система квантовых уровней, при которой фактически отсутствуют упругие столкновения и каждое столкновение приводит к изменению уровня. Частицы с неодинаковой кинетической энергией при этом обладают как бы различной химической активностью в процессах неупругого рассеяния. После расчета коэффициентов переноса в такой системе частицы на различных уровнях вновь считаются одинаковыми, и их концентрация находится простым суммированием. Такое объединение упругих и неупругих процессов позволило рассчитать характеристики переноса (сдвиговую и объемную вязкость, время релаксации) многоатомнь1х газов. В этой трактовке условие детального баланса представляет собой частный, вырожденный случай закона действующих масс (с условием,ДЕ= 0). [c.31]