Диффузия внутри пузыря

Связь потока ожижающего агента через пузырь и его диффузии внутри пузыря. ..................... [c.6]

V. связь ПОТОКА ОЖИЖАЮЩЕГО АГЕНТА ЧЕРЕЗ ПУЗЫРЬ И ЕГО ДИФФУЗИИ ВНУТРЬ ПУЗЫРЯ [c.360]

Рис. 43. К расчету диффузии внутри пузыря.

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]

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]

Партридж и Роу оценили межфазный обмен, исходя из маловероятного предположения о полном перемешивании газа внутри пузыря с газом в окружающем его облаке. Кроме того, на основании опытов с меченым газом они пришли к заключению, что скорость переноса по порядку величин согласуется с рассчитанной для процесса диффузии через пограничную пленку облака . Для определения скорости межфазного газового обмена было предложено следующее уравнение [c.364]

Подходы к анализу и расчету массообмена с твердыми телами, изложенные в разд. 10.16, могут оказаться полезными и при анализе процессов массообмена с каплями, пузырями, т.е. с дискретными образованиями с изменяющейся конфигурацией элементов. Однако в этом случае все процессы переноса протекают значительно сложнее, поскольку на молекулярную диффузию внутри элемента дискретной фазы (теплопроводности в случае теплопереноса, молекулярной вязкости при переносе импульса) накладывается внутренняя циркуляция жидкости, газа. Она вызвана взаимным перемещением сплошной и дискретной фаз — см. рис. 2.43. Эта циркуляция слабо выражена в случае мелких капель, пузырей (скажем, размером менее 1 мм), но ее интенсивность быстро нарастает при увеличении размера элемента дискретной фазы. Циркуляционный и диффузионный переносы протекают параллельно. Для мелких элементов превалирует диффузионный механизм переноса, так что здесь в значительной мере работают подходы и справедливы выводы и оценки, полученные в разделе 10.16. Для крутых элементов дискретной фазы доминирующим становится циркуляционный перенос, требующий особого анализа эти сложные вопросы — за пределами учебника. [c.884]

В ряде работ [129 135—137 138, 1974 139 143] анализ массообмена газового пузыря с плотной фазой псевдоожиженного слоя также основывался на использовании предположения о полном перемешивании целевого компонента внутри области циркуляции газа. В работе [129] задача о массообмене газового пузыря с плотной фазой решалась с использованием модели Мюррея движения газовой и твердой фаз. В этой работе анализировалось также влияние адсорбции целевого компонента твердыми частицами на процесс массообмена между пузырем и плотной фазой, причем предполагалось, что адсорбционное равновесие между газом и твердыми частицами устанавливается мгновенно. Результаты решения задачи подобной той, которая рассмотрена в данном разделе, приводятся также в работе [135]. В работе [136] задача о диффузии целевого компонента из области циркуляции газа рассматривалась в рамках полуэмпирического подхода, основанного на использовании формулы, описывающей диффузию вещества из капли. В работе [137] решалась плоская задача массообмена при больших числах Пекле. В работе [138, 1974] задача о массообмене пузыря с плотной фазой решалась при условии, что псевдоожиженный слой имеет переменное поперечное сечение. В работе [139] рассматривался нестационарный массообмен газового пузыря с плотной фазой при наличии химической реакции в предположении, что имеет место идеальное перемешивание газа внутри пузыря и прилегающей к нему области замкнутой циркуляции газа, а число Пекле мало. В работе [143] для описания массообмена газового пузыря с плотной фазой слоя использовалась теория, аналогичная пенетрациоНной теории Хигби. [c.191]

Здесь — концентрация целевого компонента в газе внутри пузыря Вь — коэффициент диффузии целевого компонента в газе. Изменение концентрации целевого компонента в плотной фазе описывается при помощи аналогичного уравнения [c.195]

Предполагается, что коэффициенты диффузии целевого компонента внутри пузыря и в. плотной фазе слоя одинаковы. Тогда формулы (5.3-28), (5.3-31) можно переписать следующим образом [c.199]

Здесь с и О — концентрация целевого компонента в газе внутри пузыря и коэффициент диффузии целевого компонента (если рассматривается область внутри пузыря) и концентрация целевого компонента в газе в плотной фазе слоя и коэффициент диффузий целевого компонента в газе в плотной фазе слоя (если рассматривается область вне пузыря). Предполагается, что движение фаз потенциально. [c.201]

Большая часть предшествующих рассуждений основывается на предположении о том, что скорость окисления определяется скоростью диффузии внутри плотных поверхностных слоев. Однако на практике часто образуются далеко не идеальные поверхностные слои, с чем должна считаться исчерпывающая теория окалинообразования. В подобных поверхностных слоях из-за возникающих в них напряжений образуются поры, трещины, пузыри и т. п. Эти явления трудно воспроизводимы в точности, вследствие чего они становились предметом исследования в ред- [c.97]

При рассмотрении задач диффузии, сопровождаемой конвективным переносом вещества и объемными химическими реакциями во внешнем потоке и внутри капли (пузыря) в отсутствие гетерогенных превращений на межфазной поверхности, в качестве граничного условия на [c.12]

Радиальная диффузия. Представим себе, что поперечный перенос газа с уровня внутри одного пузыря на уровень г2 внутри другого пузыря складывается из трех стадий. Газ из одного пузыря сначала поступает в плотную фазу со скоростью, определяемой коэффициентом обмена Затем он проходит через плотную фазу и, наконец, достигает уровня Гд внутри второго пузыря со скоростью Kbe)f. [c.169]

Скорость массообмена лимитируется проникновением вещества в частицу диффузионное сопротивление пограничной пленки около частицы пренебрежимо мало В1, > 10 ). Следовательно, для отдельно взятой частицы полное диффузионное сопротивление будет определяться выражением (62), а его абсолютная величина близка к 1/р. При этом на поверхности частицы концентрация Ср вещества (в условиях опыта — влаги) равновесна его концентрации в потоке агента V. В псевдоожиженном слое равновесная концентрация Ср может установиться лишь на поверхности частиц, расположенных у межфазной границы (газовый пузырь — непрерывная фаза). Внутри агрегата частиц можно предполагать застойную зону, куда условно не проникает ожижающий агент с рабочей концентрацией вещества У. По этой причине частицы внутри агрегата не принимают активного участия в массообмене (на их поверхности не устанавливается концентрация Ср). Однако агрегаты в псевдоожиженном слое постоянно разрушаются и возникают вновь. Через какой-то промежуток времени частицы, находившиеся внутри агрегата, окажутся в контакте с потоком ожижающего агента, на их поверхности установится концентрация Ср и начнется диффузия вещества внутрь частицы. Скорость массообмена будет при этом определяться долей частиц в слое, находящихся единовременно в активном контакте с газом, а следовательно, и частотой распада агрегатов. Так как при увеличении скорости ожижающего агента Ке) распад и возникновение новых агрегатов происходят более интенсивно, то скорость массообмена в псевдоожиженном слое должна возрастать при увеличении Ке. При достаточно высоких значениях Ке, когда каждая частица будет находиться в зоне высокого потенциала, можно ожидать замедления роста В при увеличении Ке и асимптотического его приближения к постоянным значениям, соответствующим величинам С. Такого же эффекта (приближение эффективных величин В к истинным, соответствующим чисто внутренней задаче) следует ожидать при переходе к более крупным частицам, условия обтекания которых более благоприятны (меньше поперечная неравномерность). Результаты опытов с частицами силикагеля размером 5,13 мм подтверждают это положение. [c.175]

Задача состоит в определении зависящего от времени поля концентрации вне облака, диффузионного потока на его внешнюю границу и концентрации реагента С+ внутри области замкнутой циркуляции. Так как внутри облака имеются частицы твердой фазы, то естественно считать, что в области замкнутой циркуляции идет химическая реакция первого порядка с эффективной константой скорости к+ (в расчете на единИцу объема области циркуляции). Влиянием стенок и входного участка реактора на процесс диффузии пренебрегаем и считаем, что вдали от пузыря концентрация определяется выражением (1.127). [c.79]

Если процесс диффузии лимитируется скоростью переноса вещества из потока к поверхности раздела взаимодействующих фаз (или от нее), то это внешнедиффузионная область, В отличие от нее во внутридиффузионной области процесс лимитирует-ся скоростью массопереноса внутри неподвижного тела (зерна, капли, пузыря). [c.461]

На сплошность эмалевого покрытия и образование в нем дефектов (пузырей, отколов и т. п.) влияет также выделение из стали других газов, в частности водорода, вследствие понижения его растворимости в металле при понижении температуры. Исследования состава газов, выделяющихся в зоне контакта эмаль— сталь, позволили установить, что в начальный период обжига эмалевого покрытия они состоят преимущественно из СО и СО2 (76,7%), а в завершающей стадии обжига, в основном из водорода (74,3%). В газе, выделяющемся при возникновении мелких ногтевидных отколов эмали после затвердевания покрытия (дефект рыбья чешуя ), обнаруживали 85—99% Н. Азота в составе выделяющихся газов не обнаруживали. Очевидно, вследствие сравнительно большого атомного радиуса диффузия азота внутри стали и его выделение затруднены даже при достаточно высоких температурах. [c.93]

Для вывода соотношения, определяющего диффузию внутри пузыря, рассмотрим баланс для элементарного объема, образованного вращением произвольно выбранной площадки ABD вокруг оси Oz, причем АС и BD представляют собой смежные линии тока. По этой причине конвективный поток через линии АС и BD отсутствует. Поскольку пленка, внутри которой происходит диффузия, очень тонка, то диффузией вдоль линий тока можно пренебречь в сравнении с диффузией вещества в направлении, нормальном к эти.м линиям. По этой причине в написанный ниже материальный баланс для элементарного объема ABD входят только два члена [c.156]

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]

Рассмотрим массообмен пузыря, имеющего верхнюю часть сфе-р-ической формы (см. рис. 19), с плотной фазой псевдоожиженного слоя. Предполагается, что концентрация целевого компонента изменяется в узких областях, прилегающих к границе пузыря с обеих сторон. Изменение концентрации целевого компонента внутри пузыря может быть описано при помощи уравнения стационарной конвективной диффузии [c.195]

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]

Сд — коэффициент лобового сопротивления с — теплоемкость ожижающего агента Ст — теплоемкость твердого материала О — коэффициент диффузии ожижающего агента О — коэффициент диффузии вещества внутрь частицы >а —диаметр аппарата тах — предельное число полпдисперсности Оп — диаметр пузыря [c.12]

Модель массообмена, основанная на предположении о том что сопротивление массопереносу сосредоточено в области, при-легающей к границе газового пузыря, была предложена в монографии Дэвидсона и Харрисона [591. Позднее эта модель была усовершенствована в работе [1331, в которой, в отличие от ра боты [591, предполагалось существование двух диффузионных пограничных слоев внутри и вне пузыря. Кроме того, в работе [133] учитывалось взаимодействие между потоком целевого компонента за счет диффузии и потоком целевого компонента за счет конвективного переноса, в то время как в работе [59] при вычислении диффузионного потока предполагалось, что конвектив- [c.194]

В аппаратах с псевдоожиженным слоем малого диаметра обычно наблюдается -поршневой режим псевдоожижения, при котором часть газа проходит через слой в виде газовых пробок- (см. рис. 14). Движение газовой и твердой фаз в окрестности газовой пробки рассматривалось в разделе 5 предыдущей главы. В данном разделе будет изложена математическая модель массообмена газовой пробки с плотной фазой псевдоожиженного слоя. Ограничимся рассмотрением таких псевдоожиженных систем, в которых скорость подъема газовой пробки значительно превышает скорость газа, необходимую для начала псевдоожижения. Такое условие выполняется для псевдоожиженных слоев, в которых твердые частицы имеют весьма малые размеры. В этом случЗе границы газового пузыря и области циркуляции газа практически совпадают. Массоперенос от газовой пробки для таких систем определяется диффузией целевого компонента. Предполагается, что концентрация целевого компонента меняется в узких областях, прилегающих к поверхности газовой пробки. Изменение концентрации целевого компонента внутри-газовой пробки и в плотной [c.200]

Исследовали [39] нестационарный массообмен пузыря со средой в реакторе с псевдоожижепным слоем при наличии объемной химической реакции первого порядка. Задача сводится к решению уравнения нестационарной конвективной диффузии вне области замкнутой циркуляции и уравнения баланса реагента внутри этой области. При этом учитывается изменение концентрап.ии реагента вдоль реактора вследствие объемной реакции и продольного перемешивания. Методом сращиваемых асимптотических разложений по малым числам Пекле получены трехчленные разложения для поля концентрации вне области циркуляции, изменение во времени концентрации реагента внутри этой области и коэффициент массообмена. В частности, для систем мелких частиц концентрация внутри нузыря и среднее число Шервуда имеют вид [c.134]

Наблюдать давление, вызываемое молекулами растворенного вещества, можно путем следующего опыта (рис. 46). Низкий стеклянный цилиндр наполняют концентрированным раствором сахара, затягивают животным пузырем (или пергаментной бумагой) и помещают в большой сосуд с чистой водой. Тотчас же начинается диффузия. Этот процесс в условиях описываемого опыта идет в одном направлении в то время как молекулы воды свободно проникают внутрь цилиндра, молекулы сахара встречают препятствие со стороны полупроницаемой перепонки. Такую одностороннюю диффузию растворителя жвозь полупроницаемую перепонку в раствор называют осмосом. Молекулы сахара, стремясь распространиться по всему раствору и встречая арепятствие в виде полупроницаемой перепонки, оказывают на нее определенное давление. Это давление называют осмотическим. Под воздействием осмотического давления перепонка, закрывающая сосуд с сахарным раствором, значительно вздувается. [c.134]

В случае газофазных реакций на твердых катализаторах реакторы с псевдоожиженным слоем имеют определенное преимущество перед реакторами периодического действия или трубчатыми реакторами непрерывного действия. Кроме преимущества, определяемого легкостью механического перемещения катализатора, высокий коэффициент теплопередачи от стенки к слою обеспечивает легкость теплопоглощения или теплоотдачи. Более того, вследствие движения твердых частиц весь газ находится в реакторе, по существу, при одной и той н е температуре, образуя с твердым телом непрерывную гомогенную фазу. Еще одно достоинство этого реактора заключается в том, что величина доступной внешней поверхности здесь больше, чем Б реакторе с неподвижным слоем, так что реакции, лимитирующиеся диффузией в порах, будут давать более высокие степени превращения в режиме псевдоожиженного слоя. В задачи данной книги не входит проведение обсуждения механики псевдоожижения, и мы дадим лишь ссылки на соответствующие работы и исследования, выполненные различными авторами 144—46]. Достаточно сказать, что при пропускании газа снизу вверх через слой твердого тела имеет место падение давления в этом слое, которое непрерывно усиливается но мере течения газа. В конце концов наступает момент, когда подъемная сила, действующая на твердые частицы, становится равной весу частиц. С увеличением скорости течения газа подъемная сила такя е возрастает и поток поднимает частицы, увеличивая нри этом объем зазоров между частицами в слое катализатора. Неподвижный слой продолжает в результате расширяться до тех пор, пока не достигнет состояния наиболее рыхлой упаковки. Любое дальнейшее увеличение скорости газа вызывает разделение частиц друг от друга, и они переходят в состояние свободного парения. Весь слой находится теперь в псевдоожиженном состоянии. Теперь уже любое увеличение потока газа не сопровождается соответствующим увеличением перепада давления, так как скорость потока газа при течении через зазоры между частицами уменьшается вследствие расширения слоя. Увеличение потока газа выше точки начала псевдоожижения вызывает увеличение объема пустот внутри слоя. В конце концов достигается точка, когда газ начинает прорываться через слой в виде пузырей. Псевдоожиженный слой становится тогда очень похожим на кипящую жидкость. Образующиеся пузырьки газа движутся вверх через твердые частицы, которые находятся теперь в состоянии непрерывного движения. В случае газофазных реакций, катализируемых твердыми катализаторами, для предсказания рабочих условий чрезвычайно важно знать распределение времени контакта газа по слою. [c.433]

В литературе в основном рассматривался стационарный массообмен пузыря с плотной фазой при больших числах Пекле. Так, в [208] был предложен полуэмпири-ческий подход, основанный на использовании закономерностей диффузии к твердой сфере с пренебрежением особенностями действительной картины обтекания пузыря. В 1[31] авторы необоснованно пренебрегали диффузией к границе области с циркуляцией, содержащей пузырь, и ограничились рассмотрением менее существенного процесса диффузионного обмена внутри области циркуляции между пузырем и окружающим его облаком аналогичный характер носит и работа [117]. В [128] дано численное решение стационарной задачи с учетом объемной реакции, однако здесь также рассмотрен лишь диффузионный обмен между пузырем и облаком и не учтено продольное изменение концентрации вдоль потока, вызванное диффузией и объемной реакцией. [c.67]

Иногда в кислых скважинах наблюдаются хрупкость и образование вздутий, что является причиной быстрого разрушения оборудования. Атомы водорода, образующиеся на поверхности металла во время коррозии, не рекомбинируют, а мигрируют в решетку металла, выделяясь в местах дефектов и дислокаций. Затем атомы рекомбинируют, выделяя двухатомный газ на включениях внутри металла, в результате чего возможно образование пузырей и сильное разрушение металла. С другой стороны, атомы водорода могут образовать сплавы со сталью, вызывая хрупкость металла. Балезин и Никольский [38] предполагают, что эти сплавы образуются потому, что атомы и ионы серы снижают общее перенапряжение водорода, замедляя в то же время процесс рекомбинации атомов водорода, что создает достаточное для диффузии количество атомов водорода на поверхности металла. [c.198]

Пример, как блокирование канала или нагружение переносчика). Важно, однако помнить, что изотопное взаимодействие, как и другие типы сопряжения потоков, определяется феноменологическими членами, поэтому в принципе нет необходимости в прямом физическом взаимодействии между основным веществом и его изотопно-меченной формой. Действительно, можно показать, что в отсутствие такого взаимодействия и кажущаяся однорядная диффузия, и обменная диффузия могут возникать просто в результате неоднородности мембран. Кроме того, в этом случае результаты измерений коэффициентов проницаемости могут существенно зависеть от условий эксперимента, например от того, проводятся ли измерения в отсутствие градиента гидростатического давления, как это обычно имеет место в исследованиях эпителия в камерах Уссинга, или в отсутствие объемного потока, как это чаще всего бывает при изучении симметричных клеток (эритроцитов, мышц, нервных тканей). К этому выводу нетрудно прийти, рассматривая некоторые примеры экспериментального изучения сопряженных потоков электролитов. Например, в коже лягушки и жабы обнаружено положительное взаимодействие между потоками мочевины и маннита [1,6]. Точно так же Уссинг и Йохансен [20] обнаружили, что суммарный поток внутрь мочевины усиливает поглощение сахарозы и задерживает ее выброс из кожи лягушки. Лиф и Эссиг [13] нашли такое же взаимодействие между потоками мочевины и ее меченого аналога в мочевом пузыре жабы. Во всех этих случаях для системы растворенное вещество—мембрана с положительными коэффициентами отражения осмотический поток воды должен быть направлен в сторону, противоположную потоку растворенного вещества внутрь. Это мешало бы выявлению основного эффекта, поскольку подавляло бы поток метки внутрь и усиливало бы выброс по всем каналам. Поэтому отмеченные выше данные [c.231]