Коэффициент конвективного массопереноса

Как и для коэффициента теплоотдачи а, это выражение не является расчетным, но оно позволяет качественно анализировать процесс массоотдачи. В частности, ясно, что для интенсификации конвективного массопереноса надо включить факторы, уменьшающие толщину пограничной пленки 5д, например за счет повышения скорости движения фазы относительно межфазной границы. [c.775]

Обычно процесс должен приближенно описываться уравнением конвективной диффузии (73-2) с некоторым эффективным коэффициентом диффузии, который мы хотим вычислить. Этот коэффициент будет называться интегральным коэффициентом диффузии, поскольку он отражает некоторые средние свойства диффузионного слоя, расположенного вблизи электрода. Утверждение состоит в том, что этот коэффициент диффузии должен измеряться в системе с аналогичными гидродинамическими условиями. Например, интегральный коэффициент диффузии, измеренный на вращающемся дисковом электроде (разд. 103), должен использоваться при массопереносе в кольцевом зазоре или в трубе (разд. 105). Этот интегральный коэффициент диффузии отличается от интегрального коэффициента диффузии, измеренного методом ячейки с диафрагмой [8 . Аналогично интегральный коэффициент диффузии, измеренный в переходном режиме массопереноса к электроду, находящемуся на краю [c.303]

Теоретическое определение коэффициентов массоотдачи, как и в других случаях конвективного массопереноса, возможно только для наиболее простых случаев. Как правило, рассматриваются частицы сферической формы при ламинарном режиме обтекания потоками жидкости или газа. Решение простых задач позволяет раскрыть механизмы массообменных процессов и обосновать вид критериальных зависимостей (5.2.5.1) для описания более сложных процессов. [c.274]

В общем случае рассмотрение задачи о массопереносе через сферическую границу раздела фаз включает следующие этапы. Решается система уравнений Навье — Стокса, записанных для каждой из фаз, и определяется распределение скоростей в фазах. Полученное распределение скоростей используется для решения уравнения конвективной диффузии и определяются локальные коэффициенты массопередачи в виде функции сферических координат. Вычисляется среднее по всей поверхности капли значение коэффициента массопередачи в виде функции от времени протекания процесса. Рассчитываются средние по времени коэффициенты массопередачи. Однако, при практическом рассмотрении данного вопроса делаются определенные допущения. Выделяются три случая лимитирующего сопротивления дисперсной фазы лимитирующего сопротивления сплошной фазы и соизмеримых сопротивлений в обеих фазах. [c.123]

Подчеркнем, что введением эквивалентного коэффициента массоотдачи производится осознанная подмена задачи при сохранении формы уравнения конвективного массопереноса эквивалентный коэффициент массоотдачи учитывает не только скорость самой конвективной массоотдачи, но и скорость химической реакции. [c.946]

Более наглядно роль конвективного массопереноса к поверхности медленно движущихся капель может быть проиллюстрирована графически на кривых зависимости безразмерной величины р 1) = = Р( )/]//с/) от (рис. 1). Величина Р ( ) представляет собой отношение истинного коэффициента массоотдачи к стационарному коэффициенту массоотдачи в отсутствие конвективного переноса [1]. Для сравнения на том же рисунке приведена кривая, соответствующая модели проницания (т оо) и описываемая уравнением [1] [c.148]

Теория проникновения (пенетрационная) предложенная Хигби, базируется на том, что жидкая фаза на границе раздела фаз состоит из небольших элементов, которые непрерывно подводятся за счет конвективного переноса из объема жидкости с концентрацией с 14]. Время существования всех элементарных объемов около границы раздела обозначено дф. При этом абсорбция протекает в условиях нестационарной диффузии с коэффициентом массопереноса [c.38]

В. Комбинированное влияние г и е. Очевидно, что если система устойчива при > 1 и е = 1 и при а 1 я = 1, она будет устойчивой при > 1 и е < 1. Подобным образом, если конвективная нестабильность возникает при < 1 и е = 1, а также при е > 1 и = 1, конвективные ячейки образуются при < 1 и е >1. Это означает, что система будет устойчивой, если массоперенос происходит из фазы с более высоким коэффициентом диффузии и более низкой кинематической вязкостью (хотя иногда может возникать осцилляторная неустойчивость), однако при переносе вещества на фазы с более низким коэффициентом диффузии и более высокой вязкостью будет возникать конвективная нестабильность. Рассмотренные результаты суммированы в табл. 6-1. Для других комбинаций е й г никаких заведомых предсказаний не может быть сделано. [c.213]

В работе [256] иа основе решения уравнения Навье — Стокса в постановке Прандтля и уравнения конвективной диффузии при заданных эффективных коэффициентах турбулентной диффузии и температуропроводности предложены методы расчета тепло- и массопереноса в двухфазных системах, используемых в высокоэффективных и высокоскоростных тепло- и массообменных аппаратах, работающих в турбулентных режимах. Совместный тепло- и массоперенос экспериментально исследовался в [257], где изучалось влияние турбулентного газового потока и течения жидкой пленки на скорость массо- и теплопереноса в пленочных колоннах в условиях прямотока и противотока движущихся фаз. Установлено, что при этих условиях образование волн на поверхности жидкости практически не влияет на скорость процессов тепло- и массопереноса. [c.127]

Десорбция путем разбавления (продувкой) инертным газом, напротив, позволяет практически полностью выделить растворенный газ или пар. Массовая скорость выделения газа или пара из жидкости в этом случае определяется величиной поверхности раздела газ— жидкость и скоростью массопереноса в жидкости или, иначе говоря, величиной результирующего потока молекул растворенного вещества из глубины жидкости к поверхности раздела фаз, выраженному в кмоль/(с-м ). Этот поток в свою очередь зависит от того, насколько велика разница концентраций растворенного компонента в глубине жидкости и на поверхности раздела фаз, возникшая за счет снижения концентрации компонента в газовой фазе, а также, насколько высока интенсивность конвективной диффузии, определяемая коэффициентом массоотдачи, который в свою очередь зависит от физико-химических свойств растворенного компонента и жидкости и локальных скоростей движения жидкости. [c.26]

Проведенный анализ важен и в качественном отношении. Корректный подход к определению коэффициента массопереноса в этом случае связан с решением задачи конвективной диффузии. Предпринимались попытки такого решения в рамках пенетрационной теории с привлечением профилей скорости волнового течения, полученных на основании теории ламинарного пограничного слоя [208, 209]. С помощью численного решения уравнения конвективной диффузии, используя адекватные профили скорости, можно рассмотреть задачу об определении скорости массообмена при волновом течении жидкой пленки для случаев короткого или продолжительного времени контакта. [c.119]

Существуют два различных подхода для оценки коэффициентов массопереноса и поля концентрации. Первый из них основан на информации об осредненном по времени профиле скорости в жидкости [224, 225], который получается в результате решения уравнений Рейнольдса (см. (3.28)) при использовании соответствующих соотношений для турбулентной вязкости [224, 225]. Как только получен профиль скорости, можно проинтегрировать осредненное по времени уравнение конвективной диффузии [c.123]

Многие практические задачи по турбулентности включают область вблизи твердой поверхности, поскольку по своему смыслу именно эта область служит местом зарождения турбулентности и поскольку именно в этой области требуется вычислять напряжения трения и скорости массопереноса. Делалось много попыток изучить экспериментальные данные с целью обобщения свойств разных характеристик турбулентного переноса вблизи поверхности. К таким характеристикам относятся средние высших порядков, например напряжение Рейнольдса, вытекающие из усреднения уравнений движения и конвективной диффузии. Это обобщение имеет вид универсального закона распределения скоростей вблизи поверхности. Тот же результат можно выразить с помощью турбулентной вязкости и турбулентной кинематической вязкости — коэффициентов, связывающих турбулентный перенос с градиентами скорости. Эти коэффициенты существенно зависят от расстояния до стенки и потому не являются фундаментальными характеристиками жидкости. Такого рода информация часто получается при изучении полностью развитого течения в трубе или некоторых простых пограничных слоев. [c.322]

Рассмотрим газоразделение через пористую мембрану. В общем случае для транспортировки компонента разделяемой газовой смеси через пористую мембрану могут быть задействованы одновременно несколько механизмов переноса в зависимости от структуры матрицы мембраны, разделяемой смеси и условий реализации процесса разделения. Так, массоперенос компонентов смеси может быть обусловлен конвективно-диффузионным переносом, различного типа скольжением вдоль поверхности пор, баро-и термодиффузией, кнудсеновской и поверхностной диффузией, пленочным течением, капиллярным переносом конденсированной фазы в анизотропных структурах [72, 73]. Однако не все эти механизмы равнозначны по вкладу в результирующий поток вещества, поэтому при вычислении коэффициента проницаемости необходимо определять механизмы, лимитирующие перенос вещества в пористой мембране. [c.388]

При движении газа в каналах с орошаемыми стенками переход от ламинарного движения газа к турбулентному происходит так же, как и в трубах при Rep 2300. Однако резкого изменения скорости массопереноса при этих числах R r не наблюдается. При ламинарном режиме течения соотношения для расчета коэффициента массоотдачи в газовой фазе Рг можно найти, решая задачу массообмена газового потока с неподвижной стенкой путем интегрирования уравнения конвективной диффузии (5.2.2.1). Предполагается, что движение газа стационарно и прямолинейно и продольным диффузионным переносом вещества можно пренебречь по сравнешио с конвективным. В этом случае [c.292]

При малых скоростях фильтрации, свойственных слабопроницаемым отложениям, массоперенос протекает главным образом в диффузионной или конвективно-диффузионной форме. Это делает ненужным определение параметра (5 , но требует обязательной оценки коэффициента молекулярной диффузии которым и [c.88]

В уравнениях (1.2) — (1,5) х — расстояние от входа в слой а — концентрация адсорбируемого вещества в твердой фазе слоя (концентрация а, как и с является средней по сечению слоя в данной точке X и рассчитана на единицу объема слоя) Ро — общий коэффициент массопереноса адсорбируемого вещества с (а) — концентрация вещества в газовой фазе, равновесная концентрации адсорбировавшегося вещества а в данном месте слоя Оэ — эффективный коэффициент продольной диффузии, учитывающий молекулярную диффузию, конвективное перемешивание вдоль слоя и явление грануляции фронта [4]. [c.14]

Конвективный массоперенос в широком смысле понимается как перенос вещества с крупными образованиями сплошной среды (газом, жидкостью, в определенных ситуациях — и твердой фазой) в любом направлении. Здесь и далее) под конвективным будем понимать перенос вещества нормально к поверхности раздела фаз как результат сложного взаимодействия механизмов переноса вещества собственно конвективного (в ядре потока) и молекулярно-диффузионного (в пограничном слое). Такой вид массопереноса, именуемый массоотдачей, также может выступать в качестве отдельной стадии. Интенсивность его, аналогично переносу теплоты, выражают коэффициентом массоотдачи (3, причем [c.771]

Для пузырей с 8 > 0,5 мм (Ке > 30) циркуляционное движение внутри пузыря может влиять на коэффициент сопротивления и, соответственно, на скорость всплытия. По-видимому, циркуляция должна сказываться и на массопереносе внутри пузыря. Однако влияние внутреннего движения на массопередачу в пузыре должно быть значительно менее выражено, чем в капле. Так, для достаточно крупных пузьфей с 8 4н-5 мм число Ре, характеризующее относительный вклад конвективного массопереноса в сравнениии с диффузионным, составляет всего 20-25. Основываясь на результатах численных расчетов по уравнению (5.3.1.1), проведенных Джонсом и Бекманом, в которых использованы скорости циркуляции Адамара и Рыбчинского, можно заключить, что для пузырей диаметром 4—5 мм следует [c.285]

Механизм такого снижения коэффициентов массоотдачи в газовой фазе по сравнению со значениями, предсказываемыми теорией конвективного массопереноса, еще не достаточно изучен. Можно предположить, что это является следствием образования на границе раздела фаз энергетического или механического барьера из адсорбированного слоя молекул растворимых или нерастворимых веществ, обладающих поверхностно-активными свойствами. Влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ), специально вносимых в жидкую фазу в небольших количествах, на скорость массопередачи исследовалось неоднократно [5]. Такое влияние в основном является негативным, однако при некоторых видах ПАВ может приводить и к ускорению массопередачи. Уменьшение скорости массопереноса при добавках ПАВ происходит не только вледствие изменения гидродинамических условий, в частности подавления циркуляции внутри капли или пузыря. Разработана модель [16], согласно которой растворимые ПАВ адсорбируются поверхностью капли или пузыря и накапливаются в кормовой ее части в количествах, достаточных для создания межфазного сопротивления или барьера. Присутствие не растворимых в воде веществ также может способствовать уменьшению скорости массопереноса. В [48] отмечается, что скорость испарения воды в пузырек падала в несколько раз, когда в воде присутствовали капельки не растворимого в ней ундекана, которые могли захватываться всплывающим пузырьком и экранировать его поверхность. Однако в настоящее время нет ответов на вопросы о том, могут ли незначительные количества ПАВ или загрязнений, содержащихся в обычных жидкостях, создать на поверхности [c.286]

Большинством исследователей конвективный массоперенос учитывается в рамках диффузионных моделей путем введения эффективных коэффициентов диффузии [16, 26]. Исключение составляют работы, в которых одновременно расслматриваются диффузия извлекаемого вещества из глубины пористой частицы к крупным порам и конвективный перенос через эти поры к поверхности частиц [94, 95, 129]. [c.470]

В тепло-массообменных процессах воздействия должны быть связаны с ускорением переноса энергии и массы. Из физической сущности тепло-массопереноса следует, что интенсификация может идти по пути создания больших градиентов, влияния на конвективный перенос, непосредственно на коэффициентны переноса, а также по пути управления распределением источников. Когда создание больших градиентов лимитировано свойствами перерабатываемых веществ или технологическими условиями, перспективно физическое воздействие через конвективный тепло-массоперенос. Существенный вклад может дать управляемое пространственно-временное распределение внутрен-. них источников тепла, генерируемых различными полями или частицами. Наконец, возможно влияние непосредственно на коэффициенты переноса, например утоньчение пограничных слоев под воздействием колебаний и т. п. [c.18]

Ори интенсивном испарении жидкости в движущуюся парогазовую среду на интенсйй-нооть тепло- и массопереноса могут оказывать существенное влияние полупроницаемость поверхности раздела фаз, приводящая к возникновению конвективного (стефанова) поперечного потока парогазовой смеси, и перестройка профилей продольной скорости, температуры и парциальных давлений компонентов смеси, вызванная переносом количества движения и энтальпии поперек бинарного пограничного слоя суммарным (диффузионным и конвективным) потоком вещества. Рассматриваются методы обобщения результатов экспериментальных исследований и теоретических (численных) решений задачи о тепло- и массообмене при интенсивном испарении жидкостей с учетом влияния указанных факторов. На основании анализа опытных и теоретических данных рекомендуются зависимости для безразмерных коэффициентов тепло- и массоотдачи при этих условиях. Лит. — 30 назв., ил. — 7, табл. — 1. [c.214]

Если условия поддерживаются неизменными, но направление массопере юса меняется на обратное, то подобно рассмотренному выше стационарная нестабильность возникает для случая, когда 1 и осцилляторная нестабильность проявится при г- 1. Обобщая сказанное выше, можно сделать вывод, что массоперенос из фазы с меньшим коэффициентом диффузии вызывает появление конвективных ячеек если коэффициенты диффузии примерно одинаковы, система устойчива при массопереносе нз фазы с болыпим коэффициентом диффузии может возникнуть осцилляторная нестабильность. [c.212]

Особым примером проявления ячеечной неустойчивости является ее воздействие на коэффициент сопротивления при подъеме или падении капель в жвдкой среде. Поскольку поверхностные движения в соседних конвективных ячейках имеют противоположные направления, они стремятся сделать межфазную поверхность неподвижной в том смысле, что они препятствуют проникновению внешних сдвиговых напряжений внутрь капель и возбуждению внутренних циркуляций типа Адамара — Рыбчинского. В результате коэффициент сопротивления при неустойчивом направлении массопереноса оказывается почти в два раза больше, чем при устойчивом направлении, для соответствующего диапазона чисел Рейнольдса [15]. Вследствие отклонения формы капель от сферической этот коэффициент также больше соответствующего коэ ициеита лля твердых шариков. [c.203]

СР электроотрицательного компонента из двухфазной эвтектической системы А—В [28, 481. сплавах эвтектического строения эвтектическая колония состоит из двух разветвленных кристаллов чистых компонентов, проросших один в другой. Если концентрация А в несколько раз ниже концентрации В, то в результате селективного растворения А поверхностный слой сплава будет представлять пористую, заполненную электролитом среду, где и происходит массоперенос (см. рис. 1.1,(3). Когда диаметр пор достаточно мал ( 10 см), описание СР может быть построено на основе сочетания принципов диффузионной и электрохимической кинетики, т. е. без учета конвективного вклада в массоперенос. При обратимой же ионизации А весь процесс лимитируется только диффузией ионов В + в пористом слое, и в этом случае его скорость может быть выражена уравнениями, подобными уравнению Коттрелла (см, гл. 2). Характерным и отличительным параметром этих уравнений являетх я эффективный коэффициент диффузии В < [c.42]

При экспериментальном определении характеристик массопереноса диоксида углерода через поверхность воды было обнаружено [Ляхин, 1975], что с ростом солености коэффициенты инвазии (эвазии) СО2 быстро возрастают. При исследовании массопереноса между кислородом и водной поверхностью в условиях интенсивного испарения (температура воздуха 40 °С, воды - 18,5 °С) установлено [Бреховских, Братков, 1985], что в равных температурных условиях морская (соленая) вода характеризуется вдвое большим коэффициентом массопереноса, чем речная (пресная). В обоих случаях интенсификацию массопереноса можно объяснить возникновением мелкомасштабной халинно-капиллярной конвекции, способствующей конвективному переносу газов в приповерхностные слои воды. [c.63]

Разные соединения одного и того же элемента имеют различные термодинамические, физико-химические и- гидродинамические параметры (свободные энергии, коэффициенты ионной и молекулярной диффузии). Поэтому процессы массопереноса (растворение, ионный обмен, кристаллизация, диффузионные и конвективно-диффузионные перемещения вещества в растворах), составляющие основу формирования химического состава подземных вод, невозможно правильно интерпретировать и прогнозировать без знания форм переноса элементов. Именно эти формы определяют возможность, геологическую значимость процессов, а также их кинетику. Имеются и другие геохимические вопросы, правильное рещение которых невозможно без знания состояний элементов в подземных водах. Так, при оценке степени насыщения подземных вод карбонатом или сульфатом кальция использование в расчетах суммарных активностей кальция, карбонатов и сульфатов без вычета тех их частей, которые связаны в сложных ионных и молекулярных соединениях, часто приводит к ошибочным выводам о пересыщениях ими подземных вод. Суждение о мнимом пересыщении, подземных вод этими соединениями широко распространено в гидрогеохимической литературе. При образовании устойчивых комплексных соединений происходит смещение равновесий в геохимических процессах (растворении, выщелачивании, осаждении и соосажде-нии, сорбции, ионного обмена, окислении, восстановлении) в сторону водной фазы. При этом чем устойчивее комплексное соединение, тем сильнее эти смещения. Экспериментально установлено, что комплексообразование предохраняет элементы-гидролизаты (Ре, А1, Ве, Си и др.) от полного гидролиза, тормозит образование гидроокисных соединений и удерживает эти элементы в околонейтральных и даже щелочных водах. Геохимическими последствиями этого является расширение кислотно-щелочного диапазона водной миграции гидролизующихся элементов, [c.33]

Большие возможности для параметризации процессов тепло-и влагообмена открывает моделирование тепло- и массопереноса в стратифицированном приводном слое. Такой подход позволяет рассмотреть изменения коэффициентов обмена в широком диапазоне изменчивости параметров приводного слоя. Группой авторов из Главной геофизической обсерватории построена развитая система параметризаций энергообмеиа иа основе модели процессов переноса в приводном слое [34, 35]. Модель рассматривает энергообмен в приводном слое при различных режимах нейтральной стратификации, устойчивости, слабой и сильной неустойчивости, критерием которых выступают соотношения г1Ь и гк Ь, где г — высота наблюдений, 2к — уровень, разделяющий турбулентный и конвективный режимы, Ь — масштаб Моиина— Обухова [c.32]

Альтернативный способ определения скорострг роста состоит в том, чтобы измерить эффективные коэффициенты распределения элемента меледу кристаллом и расплавом, а затем применить уравнение, выведенное Бартоном и др. 1[47]. Эти авторы решили одномерное стационарное уравнение диффузии, выражающее условие сохранения массы растворенного вещества в направлении, перпендикулярном границе кристалл — расплав. Граничные условия решения в жидком слое, непосредственно окружающем кристалл, диффузия представляет единственный процесс массопереноса, в то время как вне этого слоя концентрация элемента в л<идкости сохраняется иа одном и том л е уровне за счет конвективного перемешивания. Окончательный вид этого уравнения следующий [c.207]

В первом приближении, массоперенос в неполностью насьпценных гомогенньлх грунтах описывается в рамках представлений, изложенных выше для водонасьпценных горных пород. Пренебрегая межфазовым взаимодействием в системе вода-воздух , полагают, что перенос вещества протекает лишь в водной фазе грунта и подчиняется тем же закономерностям дисперсионно-конвективного переноса, в которых, однако, и активная пористость, и коэффициент гидродисперсии являются функциями влажности грунта. Последнее обстоятельство обычно учитывается по приближенной схеме, предполагающей, что, ввиду отставания фронта переноса вещества от фронта увлажнения, упомянутые параметры массопереноса отвечают новой объемной влажности (отождествляемой с величиной активной пористости), возникающей за фронтом увлажнения. [c.215]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология