Диффузия в непрерывной фазе

Степень превращения зависит главным образом от интенсивности обмена газом между пузырями и непрерывной фазой, интенсивность которого определяется диффузией и сквозным потоком между фазами. Теория позволяет учесть оба эти механизма пере- [c.172]

В реальных условиях сопротивление диффузии должно существовать как в непрерывной фазе, включая облако, так и внутри пузыря. Кроме того, одновременно с диффузией перенос происходит за счет сквозного потока между пузырем и непрерывной фазой. Излагаемая ниже теория представляет собой попытку учесть взаимодействие указанных факторов, а также концепции других авторов, представленные в пунктах а—г. [c.201]

Соответствующий коэффициент диффузии в непрерывной фазе, окружающей пузырь, должен быть равен коэффициенту поперечного перемешивания в точке начала псевдоожижения. [c.205]

Уравнение для X с учетом связи между диффузией и сквозным потоком выводится так же, как и предыдущее уравнение, определяющее скорость переноса диффундирующего вещества при = 0. Для отыскания скорости переноса в случае >>0 необходимо использовать найденные выше коэффициенты пересчета. В результате уравнение переноса от поверхности раздела в непрерывную фазу примет вид [c.210]

Обозначим константу скорости реакции первого порядка в слое твердых частиц порозностью через к. Будем рассматривать гетерогенные реакции в системе газ — твердые частицы их общая скорость лимитируется либо диффузией, либо кинетикой реакции адсорбции или десорбции. В первом случае процесс может лимитироваться внутренней диффузией (в порах частицы) либо внеш-йей (к наружной поверхности частицы). Общая скорость реакционного процесса максимальна в случаях, когда лимитирующей стадией является внешняя диффузия. Кроме того, диффузия может контролировать процесс в слое с барботажем пузырей, когда наиболее медленной стадией является приток свежего реагента от пузырей к непрерывной фазе. [c.311]

Оказалось, что в целом по режиму работы регенератор подобен аппарату с Хорошим перемешиванием без существенного байпаса газа через непрерывную фазу слоя, но в деталях этот вывод недостаточно строг. Согласно измерениям, проведенным в лаборатории Шелла, в плотной фазе псевдоожиженных слоев диаметром до 500 мм эффективные коэффициенты диффузии равны 0,46— 0,93 mV . Авторы приводят свою интерпретацию результатов эксперимента Данквертса , полагая, что они свидетельствуют [c.260]

Основные черты обеих моделей весьма схожи. Например, в них может учитываться обратное перемешивание, обе они требуют экспериментального определения параметров модели (упомянутые выше опыты Де Грота Однако в моделях имеются и некоторые различия. Затруднения при использовании диффузионной модели для непрерывной фазы заключаются в том, что перспективы теоретического расчета величины Едр весьма ограничены. Значения Еор, принимаемые для расчетов, намного больше коэффициентов диффузии, вычисленных для неподвижных слоев. Очевидно, найденные экспериментально или принятые высокие значения др обусловлены прохождением пузырей, как это четко отражено в модели противотока с обратным перемешиванием. Таким образом, можно утверждать, что модель противотока с обратным перемешиванием значительно лучше (кстати, и проще) описывает процесс, чем диффузионная прямоточная модель для непрерывной фазы. [c.274]

В опытах по низкотемпературному коксованию угля в слоях, псевдоожиженных воздухом при 430 °С, измеряли расход кислорода. Дэвидсон 1 интерпретировал результаты исходя из скорости переноса кислорода от пузыря к непрерывной фазе и предполагая, что константа скорости реакции практически бесконечна, а пузырь не содержит твердых частиц. При горении в псевдоожиженном слое частицы угля могут быть распределены среди частиц зоны и не все они будут участвовать в реакции. В этом случае кажущаяся константа скорости получается значительно ниже и диффузия с поверхности частицы в этих условиях может оказаться лимитирующей стадией процесса. [c.312]

Массообмен менаду пузырем и непрерывной фазой в двумерном слое исследовался как теоретически, так и экспериментально в работе [29]. Рассматривался круглый цилиндрический пузырь постоянных размеров, поднимающийся с постоянной скоростью в плоском псевдоожиженном слое. Предполагалось полное смешение вещества в области циркуляции. Процесс конвективной диффузии считался протекающим в диффузионном пограничном слое у внешней поверхности облака. Авторы предполагали, что процесс переноса вещества в плотной фазе определяется молекулярной диффузией. Уравнение конвективной диффузии в погра- [c.126]

Приведенная формула для учитывает сопротивление переносу внутри пузыря и аналогична предложенной для пузыря, поднимающегося в капельной жидкости, когда перенос через жидкостную пленку лимитирует процесс диффузии. Формула (VII,63) игнорирует сопротивление непрерывной фазы. [c.289]

Модель противотока с обратным перемешиванием предполагает иное объяснение коэффициента Ев] по этой модели продольная диффузия является результатом обмена газом между потоками, движущимися вниз вместе с твердыми частицами в непрерывной фазе и поднимающимися вверх с пузырями. [c.301]

Сорбционная колонна в установках непрерывного противоточного ионного обмена может быть без решеток либо разделенной решетками для уменьшения продольной диффузии твердой фазы слоев на ряд тарелок (обычно 5—7, так как дальнейшее увеличение их количества не дает сколько-нибудь существенного эффекта). Эти решетки могут быть провальными и размещаться непосредственно в толще псевдоожиженного слоя (суммар- [c.144]

В реакторах с псевдоожиженным слоем константа к обычно близка к единице, поэтому маловероятно, чтобы диффузия газа из непрерывной фазы к поверхности частиц была определяющим фактором процесса . В самом деле, если, например, реакция горения частиц угля доводится до конца по кислороду, то концентрация последнего в непрерывной фазе, естественно, будет близка к нулю. [c.312]

Едр — коэффициент продольной вихревой диффузии, отнесенный к поперечному сечению, занятому непрерывной фазой EJ — коэффициент продольной вихревой диффузии жидкости Е — коэффициент радиальной вихревой диффузии жидкости [c.326]

Таким образом, межфазный обмен газом между пузырем и гидродинамическим следом происходит за счет сквозного потока и диффузии, а перенос газа из облака в непрерывную фазу — только за счет диффузии. Необходимо также отметить, что коэффициент К ьс соответствует используемому Дэвидсоном и Хар- [c.365]

Модель, предложенная Дэвидсоном для описания химической реакции в кипящем слое, основана на допущении, что реакция протекает только в непрерывной фазе. Анализ модели сосредоточен на определении максимальных возможных размеров пузырей, причем размеры принимаются постоянными по высоте слоя. Принимается, что обмен газом между пузырем и непрерывной фазой осуществляется путем молекулярной диффузии и просачивания газа из плотной фазы в пузырь. [c.102]

На каждой из представленных фотографий ниже подпима-юш егося пузыря виден след газа-трасера. Значит, обе части газа в облаке и между твердыми частицами в непрерывной фазе) изолированы не полностью, и между ними происходит некоторый газообмен. Это можно понять, если перенос через границу раздела осуществляется за счет молекулярной диффузии. До настоящего времени скорость газообмена исследована мало . Это явление сходно с массопередачей от капли (или к капле) какой-либо жидкости, поднимающейся в другой жидкости, не смешивающейся с первой. В таком случае скорость обмена должна быть [c.164]

Можно считать, что в непрерывной фазе порозность постаянаа и равна как й в момент начала псевдоожижения, и что эффективный коэффициент диффузии равен (см. ниже). Если предположить далее, что конвективный член равен ШщдсШу и реагент диффундирует через неподвижную пленку 2р без разложения, то сокращается. Тогда уравнение диффузии принимает одинаковую форму для пузыря и непрерывной фазы. Это означает, что эквивалентная толщина пленки одинакова для обеих фаз [c.205]

Полученное выражение сходно по форме с уравнением (VIII,13) и уравнением (VI,21), приведенным в монографии Дэвидсона и Харрисона , но содержит множитель е /(1 + е ), учитывающий сопротивление диффузии как в нецрерывной фазе, так и в дискретной. Если рассматривать только пузыри, то отношение е /(1 + 8 ) будет равно 1. Сопротивлением непрерывной фазы можно пренебречь в случае очень быстрых реакций, но оно должно быть учтено если константа скорости реакции первого порядка меньше 2 " . [c.210]

Эта модель была предложена Мэем и получила дальнейшее развитие в работе Ван-Демтера Мэй впервые предложил ввести коэффициент продольной диффузии в непрерывной фазе для двухфазной модели псевдоожижения. Он принял, что продольная диффузия твердых частиц эквивалентна продольной диффузии газа в непрерывной фазе. Ван-Демтер, отбросив это донуш ение, использовал модель Мэя при интерпретации результатов опытов по перемешиванию газа для определения интенсивности продольной диффузии его в непрерывной фазе и обмена газом между непрерывной и дискретной фазами. [c.272]

Практическим примером применения микроэмульсий может быть их использование при добыче и транспортиров нефт т. Обычный транспорт обеспечивается большинством солюбилизационных эффектов микроэмульс тй, при которых солюбилизированные в каплях микрозмульсии компоненты диффундируют в эти капли в соответствии с коэффициентами диффузии капель в имеюще тся непрерывной фазе. Отделение фазы является основным сигналом к началу изменений в переносе заряда част тц, а растворы главным образом обусловлены дисперсией псевдофазы обратных микроэмульсий. Кроме того, отделение фазы является индикатором морфологических изменений, таких как кластерообразование и формирование нерегулярных взаимно непрерывных микроструктур. [c.190]

Рассмотрим упомянутый ранее процесс с обратным перемешиванием, допуская, однако, наличие диффузии в непрерывной фазе, причем газ в последней теперь движется вверх 11а2 положительно), т. е. прямотоком в различных фазах. [c.272]

При интерпретации опытных данных продольную диффузию твердых частиц (ее определяли отдельно) принимали равной продольной диффузии газа в непрерывной фазе (подобное допущение было сделано Мэем). [c.274]

Большое внимание уделено в литературе проскоку газа с пузырями, характерными для неоднородного псевдоожиженного слоя. Если бы между пузырями и непрерывной фазой отсутствовал обмен тазом, то проскок (байнас) был бы полным . С другой стороны, если бы обмен был бесконечно быстрым, то проскока вообще не наблюдалось бы. В реальных условиях обмен обязательно суи -ствует за счет диффузии и, возможно, также конвекции, обусловленной либо сквозным потоком газа через пузырь, либо вихрями за поднимающимся пузырем. [c.289]

Кунии и Левеншниль разделили процесс переноса на две стадии от пузыря к облаку циркуляции и от облака к эмульсии (непрерывной фазе). Авторы утверждают, что уравнение (VII,65) выражает объемную скорость обмена только между пузырем и облаком. Скорость переноса для второй стадии они вычислили исходя из пенетрационной теории Хигби , согласно которой за отрезок времени, необходимый пузырю для неремеш ения на высоту, равн5 ю его диаметру, происходит нестационарная диффузия. Далее был приближенно рассчитан средний за этот отрезок времени коэффициент массонереноса от облака к непрерывной фазе [c.290]

Коалесценция пузырей может рассматриваться как фактор радиального переноса трудно представить, что она сама по себе является источником радиальной и продольной диффузии. Рассмотрим сначала поведение твердых частиц, введенных в гидродинамический след мелких пузырей, начинаюш их свой подъем от распределительной решетки. Даже если бы отсутствовал обмен твердыми частицами между гидродинамическим следом и непрерывной фазой, то в результате последовательных актов коалесценции (пузырей и их кильватерных зон) происходило бы смешение меченых частиц в гидродинамическом следе образовавшегося крупного пузыря. Следовательно, в определенной мере радиальная и продольная диффузия частиц осуш,ествляется только лишь за счет самой коалесценции. Аналогичный процесс происходит также и с газом. Пусть, например, пузыри образуются в отверстии с частотой 20 с . Рассмотрим один из таких пузырей, содержаш ий газ-трасер. В верхней части слоя этот трасер окажется в одном крупном пузыре таким образом происходит распространение трасера как в радиальном, так и в продольном направлениях за счет собственной коалесценции. Вклад рассматриваемого механизма в продольную диффузию в псевдоожиженных системах должен быть незначительным, однако этого нельзя с уверенностью утверждать в отношении радиального переноса. [c.300]

В то же время можно считать, что реакция протекает не только в одних кильватерных зонах (облаках циркуляции) пузырей, но и во вЬей непрерывной фазе слоя. В этом случае кажущийся коэффициент скорости реакции в гидродинамическом следе (облаке) будет меньше он может быть получен умножением константы к на отношение объемов гидродинамического следа и непрерывной фазы за его пределами. Таким образом, значения кажущихся констант скорости (зависящие от диаметров частиц и пузырей) порядка —Ю" " с согласуются с представлением о бесконечно быстрой реакции на поверхности частиц и превращении в облаке или следе пузыря всего реагента, переносимого диффузией и конвекцией. [c.314]

Приведенные аргументы только объясняют (в свете имеющихся теоретических концентраций) относительный вклад сквозного потока газа через пузырь и диффузии в общий эффект массопере-носа. Вместе с тем было показано, что при скорости подъема пузыря, превышающей u f, газ, циркулирующий в его окрестности, контактирует только с твердыми частицами, находящимися в облаке. Возникает вопрос является ли в этих условиях циркуляция газа из нузыря в непрерывную фазу единственным фактором, способствующим межфазному обмену газом [c.361]

Для мелких твердых частиц (150 мкм и ниже) степень превращения в системе пузырь — облако будет мала , так как в обычном диапазоне экспериментальных условий границы облака и пузыря почти совпадают. В этом случае твердые частицы и газ в облаке можно принимать полностью перемешанными. Основными факторами, способствующими превращению реагента в пузыре, будут, видимо, конвективная диффузия между пузырем и непрерывной фазой, а также осыпание облака либо крмбипация этих факторов. [c.371]

Коэффициенты диффузии газов и паров в смешанных макрогетерогенных полимерных системах зависят от формы и содержания частиц диспергированного полимера, причем величина коэффициента диффузии в основном определяется свойствами непрерывной фазы. Таким образом, коэффициенты диффузии газов и паров в неоднородных полимерных смесях отражают не только количественное соотношение исходных полимеров, но и характер распределения их друг в друге. [c.178]

Для воды было получено, что она также подвергается быстрому обмену между непрерывной и дисперсной псевдофазами. При рассмотрении измеренного для воды в рамках двухстадийной модели (уравнение 1.36) D,ni -Одот. а — диффузионность разбавленной воды, измеренная в толуоле, составляет 5,41 10 см . Тогда из уравнения (5.36) наблюдаемых коэффициента диффузии воды (рис. 5.40), коэффициента диффузии АОТ (D ) и коэффициента диффузии воды в непрерывной псевдофазе может быть рассчитана мольная доля воды в соответствующей псевдофазе. Результаты значений мольных долей для воды в псевдофазе х приведены на рис. 5.41 (верх). При доле акриламида меньше 1,2%, мольная доля воды в непрерывной фазе остается практически постоянной, около л = 0,013. Выше = 1,2% наблюдается постепенный рост мольной доли воды в непрерывной фазе. [c.193]

Образование переходного слоя может рассматриваться как возникновение третьей фазы в смеои вследствие локальной диффузии на границе раздела и других причин. Действительно, наличие такого слоя обнаружено методами ДТА [414] и радиотермолюминесценции [415] для смесей эластомеров. Для композиции на основе двух кристаллических полимеров метод радиотермолюминесценции был применен авторами работы [416]. Исследование смеси полиэтилена низкого давления с сополимером формальдегид — диоксолан в широком диапазоне составов показало, что при малых добавках сополимера (до 2%) максимум свечения, отвечающий температуре стеклования ПЭ, смещается в сторону более низких температур, а в области 5—40% сополимера положение максимума остается постоянным. При малых добавках ПЭ к сополимеру (до 1%) также наблюдается сдвиг максимума, характерного для сополимера. Добавки 10% сополимера к ПЭ и 5% ПЭ к сополимеру приводят к появлению в системе новых максимумов. Полученные данные указывают на то, что при смешении кристаллических полимеров происходят структурные изменения в межфазных областях, обусловленные взаимодействием компонентов в пределах аморфных областей. При малых добавках наблюдается один смещенный пик свечения. При повышении содержания второго компонента образуются две аморфные фазы, что приводит к появлению двух смещенных температур стеклования. Как видно, взаимное влияние компонентов в смеси может приводить к тому, что 7 с одного полимера в смеси с другим повышается по сравнению с наблюдаемой для чистого полимера (ПС в смеси с ПБ, ПВА, ПВХ и др.). Во всех исследованных случаях ПС преобладал в смеси, т. е. является непрерывной фазой. Величина смещения Тс зависит от природы компонентов и возрастает с ростом разности коэффициентов термического расширения [417, 418]. [c.205]

Проведенный анализ, конечно, нельзя считать исчерпывающим Одно из дополнительных возможных объяснений основано на рассмотрении метода нриготовления образцов. В связи с тем, что температуры стеклования исходных полимеров различаются более чем на 100 °С, при температурах приготовления образцов (от 280 до 330 °С) ПС представляет собой относительно маловязкую жидкость. Поэтому можно предположить, что сначала полистирол образует непрерывную фазу, в пределах которой диспергируется ПОФ. Далее процесс смешения протекает по механизму взаимной диффузии, однако после охлаждения остаются все же области, обогащенные тем или иным компонентом. С другой стороны, в смесях 75% ПОФ — 25% ПС первый компонент присутствует в таком избытке, что уже он образует непрерывную фазу. Далее следует дополнительно предположить, что объяснения различных механизмов потерь следует искать только в поведении непрерывной фазы, поскольку полимерные кластеры, образующие дисперсную фазу, слишком малы, чтобы оказать заметное влияние на потери в образце, по крайней мере в тех случаях, когда наблюдается З-образный характер кривых. В подобного рода представлениях предполагается, что размеры композиционных флуктуаций намного меньше, чем в обычных системах с непрерывно дисперсной фазой. Если это не так, то не должно было бы наблюдаться никакого совмещения (по любым критериям) для всех смесей вне зависимости от их состава и обнаруживались бы две температуры стеклования, характерные для отдельных компонентов. [c.139]

Теоретические. модели, описанные в настоящей главе, исходят из предположения о постоянстве размера пузыря, поднимающегося в слое. Предполагается также, что каталитическая реакция протекает только в непрерывной фазе. Однако нельзя считать, что газ внутри пузырей совершенно не участвует в реакции. Дело в том, что между пузырем и непрерывной фазой существует обмен ожижающим агентом как вследствие диффузии, таа< и в результате движения газа через пузырь, как это было описано в четвертой главе. Упо.мянутые модели позволяют [c.116]

Мэтис и Уотсон [69], Льюис и др. [62], Массимилла и Джонстон [66]). Были также описаны и более сложные модели, учитывающие продольную диффузию в обеих фазах (Мэй [70], Ван-Дим-тер [118]. В настоящей работе, базирующейся на описанном выше поведении пузырей, принимается, что, поскольку пузырь представляет собой дискретное образование, то диффузия ожижающего агента из пузыря наружу и обратно в пузырь невозможна. Диффузия внутр-и непрерывной фазы также, как это будет показано позднее, не оказывает существенного влияния, так что предлагаемые модели могут оказаться весьма подходящими для большинства практических случаев. [c.119]

Другим предельным случаем, противоположным рассмотренному выше, является движение ожижающего агента в непрерывной фазе с идеальным вытеснением. Принимается, что в пределах любого поперечного сечения слоя концентрация реагента в газе постоянна, но в вертикальном направлении перемешивания ожижающего агента не происходит. Очевидно, что такое предположение чрезмерно упрощает вопрос, как, впрочем, и предположение о полно перемешргвании. В реальных системах наблюдается некоторое перемешивание в непрерывной фазе, вызываемое движением подии.мающяхся пузырей. Два упомянутых случая охватывают весь диапазон возможных степеней перемешивания в непрерывной фазе, и анализ этих случаев наиболее прост. Более сложная теория с учетом турбулентной диффузии в непрерывной фазе предложена Мэем [70] и Ван-Димтером [118]. [c.123]

Модель массообмена между пузырем и непрерывной фазой впервые была предложена Дэвидсоном и Харрисоном [10]. Был рассмотрен стационарно движущийся пузырь, имеющий форму сферического сегмента. Сопротивление массопереносу сосредоточено внутри пузыря. Процесс массообмена рассматривался как суперпозиция процесса конвективной диффузии, протекающего в диффузионном пограничном слое на внутренней сферической поверхности сегмента, и конвективного потока вещества через пузырь, обусловленного нроточностью пузыря. [c.122]

Прежде чем перейти к анализу других работ, отметим, что всем рассмотренным выше работам присущи некоторые общие недостатки. Так, все авторы, пытавшиеся рассчитать скорость массообмена между пузырем и непрерывной фазой, ограничивались только случаем больших чисел Пекле (хотя явно пи в одной работе это не оговорено). Анализ эксиеримептальных данных показывает, однако, что значения эффективных коэффициентов диффузии и соответственно чисел Пекле могут лежать в весьма широком дианазоне в частности, возможен случай, когда Ре1 (см., нанример, [34]). Все попытки рассчитать скорость массообмена основаны па неверной форме уравнения диффузионного пограничного слоя. [c.128]