Массопередача диффузионный режим

Сначала рассмотрим более общий случай исключения влияния межфазного массопереноса. Характер температурной зависимости (энергия активации) не может служить в жидкофазных реакциях надежным критерием оценки по ряду причин. Вследствие возможного клеточного диффузионно-контролируемого механизма или ионного характера реакции истинная энергия активации реакции может быть малой. Далее, как указывалось в предыдущем разделе, наблюдаемая температурная зависимость может быть следствием изменения коэффициентов распределения реагентов между фазами. Вблизи критической области такое влияние может быть особенно сильным и сказывается такнлб на соотношении объемов фаз. Наконец, в жидкостях, в отличие от газов, сам коэффициент диффузии зависит от температуры экспоненциально, причем эффективная энергия активации диффузии в вязких жидкостях составляет заметную величину. Поэтому обычно о переходе в кинетическую область судят ио прекращению зависимости скорости реакции от интенсивности перемешивания или барботажа. Здесь, однако, есть опасность, что при больших скоростях перемешивания может наступить автомодельная область, а ири очень интенсивном барботаже измениться гидродинамический режим. В результате объемный коэффициент массопередачи может стать инвариантным к эффекту перемешивания и ввести, таким образом, в заблуждение исследователя. В трехфазных каталитических реакторах этот прием более надежен ири условии неизменности соотношения фаз в потоке. [c.74]

Рассматривая совместно уравнения диффузии для газовых и жидкостных систем и материального баланса, можно получить математическое описание массопередачи в многокомпонентных двухфазных системах. При этом следует учитывать состояние поверхности раздела фаз, определяемое гидродинамическими условиями взаимодействия потоков и их физическими свойствами. Если предположить, что на поверхности раздела фаз существуют ламинарные пленки, а в ядре потоков — развитый турбулентный режим, то основное сопротивление массопередаче будут оказывать диффузионные сопротивления жидкой и газовой пленок, находящихся на границе раздела фаз. В пределах каждой из этих пленок для описания диффузионного переноса вещества могут быть использованы уравнения (П1, 87), (П1, 94), определяющие диффузионный транспорт компонентов для каждой из фаз. [c.215]

Изучая скорость массопередачи при разных гидродинамических условиях, интенсивности перемешивания и поверхности раздела фаз, можно определить, в каком режиме протекает процесс — в кинетическом с реакцией в объеме фаз или на поверхности их раздела, или скорость экстракции зависит от скорости массопередачи (процесс протекает в смешанном или диффузионном режиме). Поэтому определяют время, которое необходимо для равных изменений концентраций (при равных исходных). В первом случае это время не зависит от интенсивности перемешивания и поверхности раздела фаз, во втором — не зависит от интенсивности перемешивания, но зависит от поверхности раздела фаз. Решение вопроса о механизме экстракции (режиме) при взаимном эмульгировании фаз осложняется, так как необходимо определить поверхность при каждой интенсивности перемешивания или осуществлять процессы в аппаратах с постоянной поверхностью раздела фаз. Однако использование подобных аппаратов (ячеек Льюиса) значительно уменьшает поверхность раздела фаз и может привести к переходу процесса в смешанный или диффузионный режим. Определить же, в каком режиме протекает процесс, сложно, так как в обоих случаях скорость зависит от интенсивности перемешивания и поверхности раздела фаз. [c.55]

На основании проведенных исследований по влиянию основных физико-химических параметров на интенсивность массопереноса в условиях СМК и критическую движущую силу перехода режима СМК в диффузионный режим были предложены уравнения, описывающие процесс массопередачи в условиях СМК без химической (1) и с химической реакцией (2) [c.52]

Используют также приборы с вертикальными Перегородками и с вырезами для размещения лопастей мешалок. Такие перегородки препятствуют волнообразованию на поверхности раздела фаз, вызывающему ее неконтролируемое изменение [32. 33]. В этих приборах, так же как в приборах Льюиса, упрощается пробоотбор, особенно из верхней фазы. Для определения концентрадии используют различные физические методы, например, при применении радиоактивных нуклидов — погружные счетчики [34]. Небольшая удельная поверхность в этих приборах (особенно в ячейках Льюиса) может привести к уменьшению скорости массопередачи и способствовать смещению процесса в смешанный или диффузионный режим. Выявление кинетического режима при этом позволяет утверждать,, что при достаточно интенсивном перемешивании фаз и их эмульгировании процесс тем более протекает в кинетическом режиме. [c.29]

В гомогенных системах (газы, жидкие растворы) молекулярная или турбулентная диффузия, обеспечивающая массопередачу компонентов и их контакт, происходит быстро, и процессы лимитируются скоростью химических взаимодействий (кинетический режим). Для гетерогенных систем (газ—жидкий раствор Г—Ж, газ—твердое вещество Г—Т, жидкость—твердое вещество Ж—Т и для более сложной системы газ—раствор—твердое вещество) чаще лимитирует скорость процесса диффузия — процесс протекает в диффузионном режиме. Причем, по маршруту протекания процесса выделяют стадию с меньшим коэффициентом диффузии, значение которого определяет константу скорости [c.195]

Необходимо иметь в виду, что K =K S v, т. е. это произведение коэффициента массопередачи соединения, переходящего из одной фазы в другую, на удельную поверхность. Увеличение удельной поверхности (рост степени дробления фаз) способствует переходу процесса из диффузионного режима в смешанный, а затем в кинетический. При малой удельной поверхности осуществляется смешанный или диффузионный режим, но уменьшение поверхности, как уже отмечалось ранее, может перевести кинетический процесс в смешанный или диффузионный. [c.101]

Для определения режима экстрагирования необходимо установить зависимость коэффициентов массопередачи от интенсивности перемешивания. Диффузионный режим массопереноса характеризуется непрерывным ростом коэффициентов массопередачи Кл> причем они могут быть вычислены исходя из многочисленных критериальных уравнений [11—13]. С другой стороны, Кя может быть непосредственно найден из экспериментальных данных по уравнению [c.115]

Качественное изучение массопередачи, предпринятое в предыдущих разделах, показывает, что она может происходить при самых различных гидродинамических условиях на поверхности раздела фаз. При этом режим массопередачи обусловливается этими условиями. Легко различаются три режима диффузионный, турбулентный и переходный. [c.238]

Очевидно, увеличение цоверхности раздела фаз и интенсивности перемешивания сопровождается ростом скорости массопередачи и может привести, в случае массопередачи с химической реакцией в объеме одной, обеих фаз или на поверхности, при достаточно больших значениях этих переменных (интенсивности перемешивания и поверхности раздела фаз), к переходу из диффузионного режима в смешанный, а затем в кинетический режим с реакцией в объеме фаз или на поверхности их раздела. В случае реак-дии в объеме фаз при их диспергировании скорость в смешанном режиме в начале процесса зависит от интенсивности перемешивания, но с некоторого момента может стать независимой от этой интенсивности, что служит надежным доказательством перехода в кинетический режим с реакцией в объеме (скорость реакции стала малой в результате уменьшения концентрации реагентов). Однако при реакции в поверхностном слое увеличение интенсивности перемешивания при диспергировании фаз сопровождается увеличением поверхности и поэтому ростом скорости экстракции. Это может привести к ошибочному заключению, что процесс протекает в диффузионном или смешанном режиме. [c.16]

Поскольку число Прандтля характеризует относительное соотношение профилей скоростей и концентраций, то следует ожидать, что влияние этого соотношения на процесс массопередачи должно меняться в зависимости от гидродинамической обстановки процесса, т. е. должен меняться показатель степени при числе Прандтля. При наиболее равномерном распределении жидкости и газа в двухфазном потоке в условиях развитой свободной турбулентности в соответствии со структурой уравнений (VI.45) и (VI.46) показатель степени п должен достигать максимального значения, равного единице. При снижении турбулизации потоков показатель степени п при числе Прандтля должен уменьшаться, становясь в пределе, когда движение прекратится, равным нулю. В последнем случае понятие о соотношении профилей скоростей и концентраций теряет свой смысл. Практически в соответствии с обычными гидродинамическими режимами проведения диффузионных процессов показатель степени п при числе Прандтля должен меняться в пределах от 1/3 (ламинарный режим), если условно допустить применение этого термина к двухфазному потоку, до 1 (режим развитой свободной турбулентности). Таким образом, для различных гидродинамических режимов вид уравнений (VI.45) может быть уточнен. [c.197]

Пенный режим обработки газов и жидкостей позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массопередачи при сравнительно небольшом расходе энергии на их осуществление. Этот режим основан на турбулизации газо-жидкостной системы и создании взвешенного слоя подвижной, нестабильной пены из взаимодействующих жидкости и газа. Во взвешенном слое пены процессы тепло-и массопередачи происходят с высокой скоростью благодаря громадному развитию поверхности контакта фаз, малым диффузионным сопротивлениям и непрерывному обновлению межфазной поверхности. Поэтому пенные аппараты работают с интенсивностью, значительно превышающей интенсивность других реакторов, для проведения процессов в системе газ — жидкость (Г—Ж), в частности башен с насадкой. [c.41]

Предложено математическое описание изотермического процесса противоточной абсорбции, осложненной необратимой химической реакцией второго порядка в жидкой фазе. Это описание учитывает режим работы и распределение концентраций по высоте аппарата. Принято, что 1) диффузионное сопротивление в газовой фазе крайне мало 2) продольное перемешивание газа и жидкости может быть описано с помощью диффузионной модели 3) приведенные скорости газа и жидкости постоянны по высоте аппарата. Мгновенные значения коэффициентов массопередачи при хемосорбции представлены на основе пленочной теории. При рассмотрении бесконечно малого элемента абсорбера составлены его материальные балансы по общей концентрации компонента в газовой и жидкой фазах. Полученные системы дифференциальных уравнений решены для случая незначительного продольного перемешивания потоков. В частности, для режима, в котором скорость абсорбции зависит от константы скорости химической реакции, решение системы имеет вид [c.96]

При расчете процесса абсорбции СОз раствором МЭА под давлением необходимо учитывать сопротивление в газовой фазе, особенно в верхней части аппарата, где хемосорбция протекает в кинетической области. В средней части абсорбера М / , в нижней части режим работы соответствует диффузионному. При увеличении степени карбонизации насыщенного раствора до а 0,5 и выше коэффициент массопередачи в нижней части абсорбера примерно равен коэффициенту массопередачи при физической абсорбции (стр. 102 сл). [c.117]

Зная толщину диффузионного слоя / , можно оценить концентрацию ионов около электрода. Увеличение скорости прокачки приводит к снижению концентрационного перенапряжения, что позволяет повысить плотность тока до наступления полной пассивации. Как было отмечено выше, возможен режим поверхностной турбулентности, в котором резко усиливается массоперенос с электрода. Шероховатость поверхности стенки начинает влиять на массопередачу после превышения некоторого Не рц [21]. [c.46]

Обсуждение массообмена в фонтанирующем слое в отличие от теплообмена, разобранного в предыдущей главе, здесь ограничивается рассмотрением обмена между ожижающим агентом (легкой фазой) и твердыми частицами. Следует отметить, что мас-сопередача от поверхности, погруженной в слой, к слою представляет практически небольшой интерес. Массопередача между легкой фазой и отдельными частицами слоя, подобно теплопередаче, может происходить либо во внешней, либо во внутренней диффузионной областях. Последний режим представляет больший практический интерес, особенно с тех пор, как фонтанирующий слой стал применяться для процессов сушки, в которых свойства твердых частиц и диапазон влажности часто таковы, чтЬ лимитирующее сопротивление пр( ессу сосредоточено внутри частицы. Тем самым основное внимание в этой главе, которая начинается с краткого анализа внешнедиффузионного массопереноса, уделяется диффузионным лимитирующим этапам сушки горячим газом твердых частиц В фонтанирующем слое. [c.155]

Поэтому Длй реШеНйй вбйроса б рёЖйМе Ё Последнем случае необходимо исследовать зависимость скорости от поверхности раздела фаз и интенсивности перемешивания. Если скорость не зависит от интенсивности перемешивания, но меняется пропорционально поверхности раздела фаз, то имеет место кинетический режим с реакцией на поверхности раздела фаз или массопередачи с быстрой реакцией. Если скорость зависит от интенсивности перемешивания и поверхности — процесс протекает в диффузионном или смешанном режиме. [c.17]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология