Конвекция раствора вынужденная

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ПРИ ВЫНУЖДЕННОЙ КОНВЕКЦИИ РАСТВОРА [c.114]

Значение растворимости практически не важно для методов тепловой и вынужденной конвекции, за исключением того случая, когда при очень больших растворимостях растворы становятся весьма вязкими. Высокая вязкость затрудняет конвекцию раствора. Это соображение вызвало появление вертикальной линии, ограничивающей область применения методов тепловой и вынужденной конвекции растворимостью выше 200 г/100 г растворителя (1д с>2,3). Повышение вязкости раствора может затруднить также перенос вещества при кристаллизации с испарением растворителя и в методе концентрационной конвекции. [c.118]

Частицы соли[120] в условиях вынужденной конвекции растворяются с различной скоростью в зависимости от конкретных условий межфазного скольжения на границе поверхности соли и растворителя. Наибольший интерес для практики представляют рассмотренные в гл. 8 системы массообмена раство- [c.62]

Из теории подобия следует, что массоперенос в условиях вынужденной конвекции раствора определяется тремя безразмерными параметрами (критериями подобия). [c.276]

Ориентировка кристалла в поле силы тяжести (при свободной конвекции) или в вынужденном потоке раствора влияет на характер конвекции и на толщину пограничного слоя у разных граней. Так, при отклонении грани от вертикали н обращении ее вниз питание ее в режиме свободной конвекции ухудшается. Вообще скорости роста граней даже одной простой формы — фронтальной, боковой и тыльной относительно направления потока — различны. В результате эти грани получают разное развитие на кристалле и он приобретает искаженную форму, его внешняя симметрия практически никогда не соответствует симметрии его структуры. [c.42]

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]

Как явствует из сказанного выше о порядке величины коэффициентов молекулярного переноса, для газов значения критериев Прандтля и Шмидта близки к единице. Для жидкостей они гораздо больше единицы. Тепловой критерий Прандтля для вязких жидкостей может достигать значений порядка нескольких сотен. Диффузионный критерий Шмидта еще больше и уже для обычных водных растворов достигает значений порядка тысячи Характер движения газа или жидкости при вынужденной конвекции определяется значением критерия Рейнольдса [c.32]

Из сказанного, однако, не следует, что уравнения (1.26)—(1.28) не могут найти применения. При растворении мелких частиц в растворах высокой концентрации вынужденная конвекция может сыграть большую роль, чем естественная, даже при малых числах Рейнольдса. [c.23]

При малых числах Ке коэффициенты массоотдачи превышают значения, определяемые уравнением (П.90). Как выяснилось [184], это отклонение от уравнения (11.90) тем больше, чем больше диаметр частиц и чем ниже концентрация раствора. Это объясняется той ролью, которую при низких числах Рейнольдса играет естественная конвекция. А. А. Комаровский и В. В. Стрельцов обнаружили пороговый переход от области законов вынужденной конвекции к области законов естественной конвекции [184]. Предложенная ими формула имеет вид [c.97]

При кипении растворов в вертикальных трубах интенсивность теплоотдачи от стенки к раствору неодинакова по высоте труб, что связано с изменением состава и гидродинамического режима движения парожидкостной смеси. Анализ показывает, что в общем случае можно рассматривать несколько зон по высоте кипятильных труб. В нижней части происходит подогрев раствора до температуры его кипения. В этой зоне (рис. 4.3) интенсивность теплоотдачи к раствору определяется скоростью циркуляционного движения еще не нагретого до температуры кипения раствора, а соотношения для расчета коэффициента теплоотдачи на участке подогрева раствора - это корреляционные формулы для вынужденной конвекции без изменения фазового состояния жидкости (3.59)-(3.бО). [c.319]

При изучении кинетики электродных процессов весьма важно применять очищенные электролиты, равно как и электроды. Типичный монослой на электродной поверхности содержит около 10 молекул-см (при полном заполнении), или 10" моль - см . Иногда даже малое заполнение поверхности существенно влияет на кинетику электродных процессов, блокируя каталитические центры, изменяя электронные свойства поверхности или влияя на осаждение и растворение посредством блокирования выступов и изломов, участвующих в процессах распространения поверхностных дефектов. Ситуация становится критической, если поверхность электрода подвергается действию примесей в течение времени, достаточного для ее заполнения, даже в том случае, когда концентрация примесей в растворе не превышает микромолей. При наличии вынужденной конвекции эти времена измеряются [c.165]

При этом рабочий электрод в предэлектролизе должен иметь видимую площадь поверхности, равную 1 см на 100 см раствора при наличии вынужденной конвекции. Целесообразно проводить предэлектролиз в течение двух различных периодов времени, превышающих указанное минимальное значение. Это позволит убедиться, что дальнейшее увеличение времени предэлектролиза не влияет на результаты. [c.166]

Это малоинтенсивный, но наиболее простой способ растворения соли. Полидисперсную соль засыпают в емкость или железобетонную яму заданного объема и заливают водой. Концентрированный (крепкий) раствор соли периодически или непрерывно перекачивают (сливают) в другую емкость для дополнительного отстоя шлама или для химической очистки рассола от примесей ионов Са +, M.g + и др. Растворение соли в воде при этом протекает практически в режиме естественной конвекции и фильтрации. Для интенсификации процесса иногда используют горячую воду, пар или барботаж воздухом, что создает перемешивание и переводит процесс в режим вынужденной конвекции. [c.145]

К методам получения контролируемой вынужденной конвекции в исследованиях кинетики электродных процессов относятся следую щие вращающийся цилиндрический электрод [168], вращающаяся ячейка с цилиндрическими электродами [285], трубчатый электрод, через который протекает раствор [296 - 298], отдельные проволочные электроды и электроды в виде сетки в проточных системах [528], а также близко расположенные параллельные плоские электроды в про точных системах [77, 213, 365]. Ни один из них не дает близкую к идеальной однородность толщины нернстовского диффузионного слоя, характерную для вращающегося дискового электрода. [c.184]

Мы рассмотрим здесь системы с вынужденной конвекцией, когда распределение скоростей можно считать известным. Если число Пекле Pe = i/L/Dк (где и — характерная скорость, а Ь — характерная длина) велико, то конвективный перенос преобладает над диффузией, за исключением тонкого диффузионного слоя вблизи поверхности электрода. Вне диффузионного слоя, т. е. в глубине раствора, концентрация однородна, и потенциал удовлетворяет уравнению Лапласа (разд. 115). Для обозначения потенциала и тока в этой области будем пользоваться знаком тильда . Таким образом, имеем [c.425]

Скорость растворения полимера определяется в основном скоростью диффузии растворителя, поскольку она во много раз больше, чем скорость диффузии макромолекул полимера в окружающую среду [см. уравнение (9)]. Раствор полимера от поверхности образца отводится путем естественной конвекции (вследствие разности плотностей раствора и растворителя) или вынужденной конвекции (вследствие движения растворителя). [c.18]

Следует отметить, что приведенные здесь данные полностью подтверждают принятую нами суперпозиционную модель процесса растворения соли в воде и ее водных растворах. Сущность модели заключается в том, что интенсификация процесса растворения от молекулярной диффузии до турбулентной вынужденной конвекции протекает по закону перехода количественных изменений в коренные качественные. Наблюдается ступенчатое изменение процесса растворения соли от молекулярной диффузии к ламинарной и турбулентной свободной конвекции, далее к ламинарной и турбулентной вынужденной конвекции. Причем, каждый последующий более интенсивный процесс следует рассматривать как суперпозицию (наложение) менее интенсивных разных по механизму процессов растворения. Очевидно, что для правильного описания процесса весьма важно определить границы (критические точки) взаимных переходов разных по механизму процессов массообмена. [c.66]

Подчеркнем, что в отсутствие конвекции, т. е. в случае неподвижного диска бесконечно большой поверхности, диффузионная задача не имела бы стационарных решений при неограниченном объеме жидкости (т. е. граничном условии (11,21)). В поле тяжести наряду с вынужденной конвекцией в растворе молсет возникать естественная конвекция (см. 23). [c.74]

Первой стадией является подвод реагирующих частиц к реакционной поверхности, который может осуществляться либо за счет молекулярной диффузии, либо в результате конвекции. В первом случае перемещение частиц происходит за счет разности их концентраций в различных точках раствора, во втором имеет место макроскопический перенос реагирующих веществ вместе с раствором. Этот перенос может иметь случайный (влияние температурных полей, перемешивание раствора при выделении газовой фазы) или закономерный (вынужденная, направленная или регулируемая конвекция) характер. Независимо от причины, вызывающей конвективный перенос вещества, его необходимо учитывать при любых рассуждениях и расчетах, связанных с первым этапом растворения. [c.12]

Как и в спокойном электролите, плотность тока при наличии потока растет с повышением температуры раствора (рис. 4). При этом оказывается, что при установленном потенциале поляризаций эффективная энергия активации, рассчитанная методом политерм, не остается постоянной с изменением скорости потока (рис. 5). Эффективная энергия активации вначале резко падает, затем плавно возрастает. Резкое падение значения эффективной энергии активации в начале кривой можно объяснить изменением характера транспорта вещества. В спокойном электролите повышение температуры вызывает не только повышение подвижности ионов и коэффициента диффузии электролита, но и ускорение процессов свободной конвекции. Это приводит к несколько преувеличенным значениям энергии активации. При наложении вынужденной конвекции, т. е. при создании потока электролита, процесс свободной конвекции постепенно теряет значение. Можно думать, что при этом достигаются истинные значения эффективной энергии активации концентрационной поляризации. [c.44]

Конвекция, вызванная различными плотностями двух слоев жидкости, называется естественной. В практике больший интерес представляет искусственная конвекция, т. е. вынужденное, поддающееся управлению движение жидкости, регулируемое различного вида мешалками и гравитационным напором. При растворении и смешении растворов реагентов с обрабатываемой водой используются различного вида устройства, создающие вихревое движение жидкости. [c.150]

Третий источник фликкер-шума РК обусловлен естественной (влияние гравитационных сил) и вынужденной (перемешивание раствора тангенциальными движениями поверхностных слоев ртути) конвекцией. Роль естественной конвекции значительна и подтверждается сильной зависимостью тока и уровня шума от ориентации РК в пространстве. Значение уровня конвективного шума можно определить по формуле [c.92]

Рнс. 3-16. Схема взаимосвязей между осповпыми параметрами при выращивании кристаллов по методу вынужденной конвекции раствора. [c.116]

Основываясь на результатах ограниченных промышленных испытаний, автор [16] предложил считать максимальный коэффициент теплоотдачи при кипении па трубном пучке равным 1700 Вт/(м--К) для органических жидкостей и 5700 Вт/(м -К) для воды. Считается также, что максимальная тепловая нагрузка в пучке не должна превышать 38 000 Вт/м для установок, работающих па органических жидкостях при естественной циркуляции, и 63 000 Вт/м-—при вынужденной конвекции. Максимальный допустимый тепловой ноток при испарешш воды или водного раствора в пучке в любых условиях циркуляции должен составлять 95 ООО Вт/м . Эти очень об дие рекомендации делают результаты расчетов крайне консервативными, за исключением условий в вакууме или при давлениях, близких к критическому. В общем для расчетов предпочтительны методы, которые будут указаны н иже. [c.408]

Например, на фото 6.12 показаны две первые стадии образования эрупции (см. вклейку) при переносе уксусной кислоты из капли О.ЗМ бензольного раствора в воду, первоначально не содержавшую кислоту [48]. Эффект вынужденной местной конвекции вызван внесением более концентрированного и потому более тяжелого раствора уксусной кислоты из капилляра на поверхность раздела фаз. Когда поток достигает поверхности, начинается тангенциальное движение (фото 6-12, а) с периферии расширяющейся ячейки по направлению к экватору капли (фото 6-12, с и й). Так как подвод вещества к поверхности раздела фаз нарушается перемешиванием в капле, направления движения межфазной поверхности препятствуют образованию эрупций. Это показано на фото 6-13, а п в для тех же самых систем [49], но при концентрации уксусной кислоты в бензоле примерно 0,5М. [c.237]

Режим вынужденной конвекции (динамический режим). Он создается при относительном движении раствора и кристалла. В этом режиме скорость движения раствора в гидродинамическом слое увеличивается от нуля на поверхности кристалла до максимального значения на границе слоя. Скоростью движения раствора управляют, добиваясь значительного ее увеличения по сравнению со скоростью движения в режиме свободной конвекции. Таким путем можно увеличивать скорость роста граней, однако не беспредельно. Уже при скоростях движения 5—20 см/с (в зависимости от конкретного вещества) скорость роста монокристаллов достигает предельного значения, различного для разных температур и пересыщений, т. е. рост кристалла из области смешанной кинетики переходит в кинетически-лимитируе-мую. Следует заметить, что при вращении крупного кристалла в сравнительно небольшом объеме раствора жидкость вовлекается в круговое движение. В этом случае увеличение частоты вращения кристалла начиная с некоторого ее значения уже не приводит к увеличению скорости роста, хотя кинетически-лимитируемая область процесса и не достигнута. Второй причиной прекращения возрастания скорости роста (а затем даже ее снижения) является растущее выделение джоулевой теплоты при трении, сопровождающем вращение. Уменьшение скорости роста при 250—600 об/мин в зависимости от типа вещества наблюдали К- Н. Шабалин и Г. В. Инюшкин [1965]. [c.42]

И размер кристалла, можно рассчитать, при какой скорости движения жидкости исчезнут включения раствора. Подобную формулу (с несколько отличным числовым коэффициентом при формуле) для анализа процесса образования включений раствора в кристаллах впервые использовал А. Карлсон. Рассчитанная им по указанной формуле скорость движения раствора, обеспечивающая однородность кристаллов КН2РО4 и ЫН4Н2Р04, равна 9 см/с. Результат эксперимента, проведенного А. Карлсоном (10— 15 см/с), можно считать удовлетворительным. В дальнейшем систематические исследования в этом направлении [Трейвус Е. Б., 1979] подтвердили возможность указанного подхода к захвату включений раствора в режиме не только вынужденной, но и свободной конвекции. [c.46]

Имеет значение и то, что по описанному выше методу рост кристалла изучается в режиме свободной конвекции, в то время как выращивание, как правило, ведется в режиме вынужденной конвекции. Поэтому, вообще говоря, предварительное изучение роста кристаллов желательно проводить в движущемся растворе, на соответствующих приборах Трейвус Е. Б., 1979] об указанной методике дает представление 3.8. Однако эта методика относительно сложна и потому в кристаллизационной практике широко не применяется. [c.69]

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]

НОГО раствора. При этом диффузионные слои, обусловленные вынужденной ламинарной конвекдаей, могут быть произвольными двуме рными или осесимметричными. Интегральный коэффициент диффузии зависит от состава в глубине раствора. Несколько иные интегральные коэффициенты диффузии могут применяться к свободной конвекции, турбулентному течению или переходным процессам, упоминавшимся выше. Однако эти коэффициенты диффузии должны быть более близкими друг к другу, чем к значению, полученному на ячейке с диафрагмой, поскольку условия в такой ячейке совсем иные, чем в случае массопереноса к электроду ПОД током. [c.305]

Асада и др. [1], рассматривая диффузионные слои и объем раствора по отдельности, решили задачу о свободной конвекции в прямоугольной ячейке с вертикальными электродами на краях в режиме допредельного тока. Детальное обоснование использованного ими метода для систем с ламинарной вынужденной конвекцией дал Ньюмен [2]. Им же этот метод был применен к вращающемуся дисковому электроду [3—5]. В работах [6—11 можно найти экспериментальное подтверждение теоретических результатов. Задача о двух электродах длины Ь, расположенных напротив друг друга на стенках проточного канала шириной Л, была сформулирована в работе [12] для случая стационарного ламинарного течения. Эта задача обсуждалась Пэрришем и Ньюменом [5, 13]. [c.425]

Данные эксплуатации промышленных скважин добычи галк-тового рассола хорошо согласуются с результатами расчетов величин коэффициентов скорости растворения соли. На рис. 3-13 приведены значения к, полученные на основе результатов периодических гидролокационных съемок формы камер Яр-Бишкадакского рассолопромысла с различными отношениями их радиуса и высоты зоны смешения. Из рис. 3-13 видно, что в области r//i>l коэффициент скорости растворения k = 0,028 м/ч немного ниже приведенного в табл. 3-8 значения для свободной конвекции при 10 °С в воде. Это объясняется тем, что в зоне конвективного смешения концентрация соли в растворе достигает 200—280 кг/м и коэффициент скорости растворения имеет, соответственно, меньшее значение, как видно на рис. 3-12. Напротив, в области r//iвлияние вынужденной конвекции, что согласуется сданными опытов [119] и расчетами по формуле (3.54). [c.62]

Опыт показывает, что значение числа Шервуда Sh = Sh сохраняется до некоторого критического числа Рейнольдса Re . На рис. 3-14 (линии 1 и 2) приведены экспериментальные данные А. Б. Здановского [ПО] по растворению закрепленных кубических кристаллов галита в восходящих потоках воды и 20%-ного раствора Na l при 25 °С, обработанные нами в координатах kjk —Re /2. Верхняя и нижняя горизонтально расположенные грани кристалла галита были изолированы, а вертикальные грани были открыты для растворения. Грани кристаллов, использованных в опытах составляли от 0,996 до 1,281 см, в среднем около 1 см. Переход свободной конвекции в режим вынужденной конвекции на рис. 3-14 вполне отчетливо виден при Re = 9. Для сравнения здесь же приведены (линия 3) экспериментальные данные [121] по обтеканию поверхности соли водой в направлении движения пограничного слоя (сверху вниз). Видна область свободной конвекции и сравнительно небольшая интенсификация процесса при увеличении числа Re. Очевидно, что по скорости растворения соли подача растворителя снизу вверх является более эффективной. [c.63]

При кипении жидкости в вертикальных трубах интенсивность теплоотдачи неодинакова по высоте трубы, что связано с изменением гидродинамического режима движения парожидкостной смеси. Анализ показывает, что в общем случае можно рассматривать несколько зон. В нижней части трубы происходит подогрев раствора до температуры кипения. В этой зоне интенсивность теплоотдачи определяется только движением недогретого раствора (соотношения для вынужденной конвекции). За экономайзерным участком следует зона ограниченного кипения в пристенном слое, где начинает сказываться влияние процесса парообразования, интенсифицирующего общую теплоотдачу. Далее следует зона развитого кипения по всему объему движущегося раствора. Выше может находиться участок еще более интенсивной теплоотдачи при кипении в тонком слое раствора, сохраняющемся на внутренней стенке трубы, тогда как по центру трубы поднимается парожидкостная эмульсия. Пристенная пленка утоньшается в направлении снизу вверх и может исчезнуть в верхнем участке кипятильных труб, что существенно уменьшает интенсивность теплоотдачи в этой зоне. [c.262]

Механизм прохождения тока через объем электролита зависит от состава раствора и гидродипам1 еских условий. В ячейках макроскопических размеров, если не приняты специальные меры для иммобилизации раствора, возникает естественная конвекция. Часто процесс ведут в условиях вынужденной конвекции, так как это позволяет его значительно интенсифицировать. Однако в пористых электродах топливных элементов конвекция может быть затруднена малым размером пор. Поэтому имеет смысл начать с анализа механизма протекания тока в неподвижном бинарном электролите. [c.26]

В зависимостп от характера причин, вызывающих относительное движение частиц среды, различают свободную конвективную диффузию и Бынул.денпую. Свободная конвекция развивается вследствие наличия разности температур или концентраций в различных участках раствора и выражается в том, что более легкие элементы среды всплывают кверху, а на их место подтекают более плотные. Если же движение среды вызывается и поддерживается внешней силой, например давлением, развиваемым насосом, компрессором или смесительным устройством, то перенос вещества происходит за счет уже вынужденной конвекции. [c.60]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология