Реакция поля концентрации

Сложная и нерегулярная структура пространства пор обусловливает преимущественно стохастический характер локальных скалярных и векторных полей концентраций, давлений, скоростей и т. д. Локальные величины в пространстве пор подчиняются обычным гомогенным уравнениям переноса, дополненным граничными условиями, при этом они флюктуируют на масштабах порядка масштабов микронеоднородностей среды. Измеряемыми обычно являются макропеременные, получаемые усреднением по пространству элементарного физического объема (э.ф.о.) пористой среды 8т. Под э.ф.о. пористой среды понимается часть пористой среды, размер которой, с одной стороны, много меньше размера исследуемого тела, а с другой стороны, настолько велик, что в нем содержится достаточно большое число структурных элементов, позволяющее применять различные методы осреднения случайных величин. В каждой точке э.ф.о. могут быть определены локальные или микроскопические характеристики как самой среды, так и протекающего в ней физико-химического процесса, например радиус поры, к которой принадлежит данная точка, или концентрация компонентов химической реакции. Микро-характеристики можно усреднить по всем порам, входящим [c.138]

Как отмечалось выше, продольный перенос является одним из основных факторов, увеличивающих пределы времени пребывания реагирующих веществ в зоне реакции, что во многих случаях является нежелательным. Физически это выражается прежде всего в выравнивании поля концентраций, а для неизотермических процессов и поля температур. Проследим более подробно, как влияет продольный перенос на движущую силу процесса и распределение времени пребывания частиц в реакторе. [c.72]

Воздействие химической реакции на равновесное распределение переходящего компонента между фазами учитывается при вычислении общей движущей силы массопередачи. Влиянием потока химической реакции на поток массы, как правило, пренебрегают. Таким образом, при определении коэффициентов массопередачи учет влияния химической реакции сводится к учету изменения потока массы из-за непосредственного изменения поля концентрации. Однако если скорость процесса массопередачи лимитируется сопротивлением транспортной фазы, то воздействие химической реакции на распределение концентрации переходящего компонента в реакционной фазе не может привести к изменению скорости массопередачи. Поэтому химическая реакция оказывает воздействие на скорость массопередачи только в том случае, когда скорость массопередачи лимитируется сопротивлением реакционной фазы. [c.227]

Для случая азеотропных реакционных смесей предложен метод, базирующийся на принципе перераспределения полей концентраций за счет химической реакции, позволяющий синтезировать оригинальные технологические схемы, обеспечивающие полную конверсию реагентов без использования специальных методов разделения. [c.14]

Кубовые реакторы близки по своим характеристикам к модели идеального смешения. Реальные трубчатые реакторы, наоборот, обладают существенными отклонениями от теоретической модели. Известно, например, что поршневое течение жидкости в трубе практически невозможно как при ламинарном, так и при турбулентном течении скорость жидкости в различных точках сечения потока неодинакова. Частицы жидкости в центре трубы движутся значительно быстрее, чем частицы, находящиеся вблизи стенки. Это нарушает условие равенства времени пребывания различных частиц в аппарате и влияет на поле концентраций в нем. Кроме того, модель идеального вытеснения не учитывает молекулярную и конвективную диффузию веществ в направлении потока (продольное перемешивание), уменьшающие средние концентрации реагирующих веществ и среднюю скорость реакции. Вследствие этого время реакции и необходимый объем реактора увеличиваются. Несмотря на эти отклонения, модель идеального вытеснения весьма полезна для расчета и анализа работы реакторов. [c.244]

Зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ. Необходимым условием того, чтобы между частицами (атомами, молекулами, ионами) исходных веществ произошло химическое взаимодействие, является их столкновение друг с другом (соударение). Точнее говоря, частицы должны сблизиться друг с другом настолько, чтобы атомы одной из них испытывали бы действие электрических полей, создаваемых атомами другой. Только при этом станут возможны те переходы электронов и перегруппировки атомов, в результате которых образуются молекулы новых веществ — продуктов реакции. Поэтому скорость реакции пропорциональна числу соударений, которые претерпевают молекулы реагирующих веществ. [c.194]

При изучении экзотермических реакций наиболее удобным и точным является температурный вариант метода диффузионных пламен, в котором используется подобие полей концентраций и температур, позволяющее описать стационарное тепловое поле зоны реакции уравнением [c.306]

За реакцией На - - 1г = Н1 нельзя следить по изменению давления, поскольку оно остается постоянным по ходу реакции, но можно, например, следить, определяя поглощение света при 500 нм. Иод поглощает свет при этой длине волны, а На и Н1 — не поглощают. Следовательно, оптическая плотность такой смеси при 500 нм равна О = еС, , и, измеряя О по ходу реакции, можно непрерывно регистрировать концентрацию иода в смеси, поскольку молярный коэффициент экстинкции иода извес-Рис. 70. Кинетическая тен. Реакцию в этом случае надо прово-кривая реакции, полу- дить В кювете спектрофотометра, ченная етодом отбора ц более СЛОЖНЫХ случаях приходится [c.172]

Реакцию поли.меризации регулируют количеством кислорода, так как от этого зависит образование радикалов, инициирующих реакцию. Однако его концентрация в исходной реакционной смеси не должна превышать, 0,05—0,1 %. При увеличении количества кислорода выше 0,1% снижается молекулярный пес полиэтилена, а при концентрации его выше 0,16% может произойти разложение этилена со взрывом. [c.120]

Если скорость поверхностной реакции зависит от концентрации одного реагирующего вещества, задача сводится к исследованию поля концентрации одного компонента (М = 1, индекс 1 в этом случае будем опускать). В случае степенной зависимости скорости гетерогенного превращения. от концентрации условие [c.12]

Рассмотрено влияние гомогенных реакций на интенсивность конвективного массообмена частиц с потоком. В приближении диффузионного пограничного слоя полу-чено решение задачи о массообмене капли при протекании в окружающей жидкости объемной химической реакции первого порядка. Приведена приближенная формула для числа Шервуда при произвольной зависимости скорости объемной химической реакции от концентрации. [c.171]

Решение краевых задач теории нестационарного диффузионного пограничного слоя на внешней или внутренней поверхностях капли в принципе может быть получено разными методами. Так, для определения диффузионного потока к поверхности капли в установившемся стоксовом потоке при внезапном включении реакции в [61] было использовано преобразование Лапласа по времени. Анализ конвективной теплопередачи к криволинейной стенке при потенциальном обтекании проводился в [183] при помош и синус-преобразования Фурье по поперечной координате. Однако наиболее удобным и быстро ведущим к цели является метод введения вспомогательных функций координат и времени в качестве новых переменных. Эти функции выбираются таким образом, чтобы удовлетворялись определенные дифференциальные соотношения. В результате для отыскания зависимости искомого поля концентрации или температуры от вспомогательных функций получаем более простое, по сравнению с исходным, дифференциальное уравнение. Очевидно, что в каждой конкретной задаче число этих функций и сами они могут выбираться по-разному — важно лишь, чтобы как промежуточные дифференциальные соотношения, так и итоговое уравнение для искомой функции имели достаточно простую структуру. [c.276]

В случае, когда на поверхности расширяющейся капли протекает реакция первого порядка, определение поля концентрации в главном приближении по параметру сводится к решению краевой задачи, аналогичной (5.9) — (5.12) при замене граничного условия (5.11) на соответствующее условие третьего рода. Решение этой задачи, построенное в рядах [60], показывает, что при больших значениях времени полный поток дается выражением, совпадающим с формулой (5.19). [c.308]

Роль реакции взаимодействия примесей с атмосферной влагой — водяным паром, каплями в облаках и тумане, приводящей к очищению атмосферы выпадающими дождями, выше рассматривалась. Не менее важное значение имеет взаимодействие загрязнений с поверхностью земли. Наличие препятствий (строений, деревьев, неровностей рельефа) на пути воздушных течений способствует осаждению и удержанию загрязнений. Строгое математическое описание поля концентраций загрязнений даже около одного источника встречает большие трудности вследствие влияния многих атмосферных явлений на процессы переноса вещества. Однако разработаны упрощенные математические модели, которые позволяют определить наземные концентрации примесей, выбрасываемых в атмосферу единичным источником, при разных метеорологических условиях, а также средние годовые концентрации в районе источника. Такие модели используют для обоснования высоты трубы и допустимой мощности выбросов загрязнений в атмосферу для отдельных промышленных предприятий. [c.19]

В реальных условиях поля концентраций углеводородов и кислорода при диффузионном сжигании весьма разнообразны, вследствие чего в различных местах факела могут то или иное время существовать участки с различными значениями а (от О до 1). В тех случаях, когда процесс термического разложения углеводородов протекает быстрее, чем процесс образования стехиометрической смеси, реакции разложения могут предшествовать реакциям окисления, следствием чего является образование углеродистых частиц в факеле, что сказывается на излучении последнего (см. рис. 92). Так как процесс термического разложения зависит от состава газовой фазы, температуры и времени нагрева до этой температуры, то в факеле могут создаваться условия, благоприятствующие или неблагоприятствующие образованию углеродистых частиц. [c.192]

В ходе проведения химической реакции полу-чены следующие кинетические кривые для компонентов А, В, С, В ходе моделирования процесса предложить и обосновать кинетику реакции и рассчитать константы скоростей частных реакций. Концентрация С о =500 г/л. [c.20]

Математическое описание полей концентраций трассеров и продуктов модельных реакций. Величины коэффициентов переноса находят решением обратных задач, сравнивая поля концентраций реагентов или трассеров, рассчитанные согласно модели, с экспериментальными. Установленные величины зависят от конкретных допущений о структуре модели движения газа. Для того чтобы использовать данные, представленные в этой главе или в любом другом источнике, нужно знать, каким способом их нашли, какую узкую модель использовали. [c.67]

Сопоставление всех указанных выше характерных времен позволяет выявить лимитирующий механизм выравнивая поля концентрации. Из величин, вычисляемых по формулам (3.72-3.74), необходимо выбрать наибольшее и сравнить это значение с характерным временем химической реакции. Если последнее оказывается значительно больше, то процесс химического превращения протекает в кинетической области и диффузионные сопротивления не оказывают негативного влияния на состав получаемого продукта реакции. Если же рассматривается смеситель для гомогенизации среды без протекания химического превращения, то лимитирующее время смешения необходимо сопоставлять со средним временем пребывания в аппарате. [c.187]

В области, переходной между внешней диффузионной и внутренней диффузионной, поле концентраций и скорость суммарного процесса могут быть получены посредством решения уравнения (II, 71). Для простейшего случая мономолекулярной реакции это было сделано выше. Соответствующие формулы для области, переходной между внутренней диффузионной и внутренней кинетической, могут быть получены посредством решения уравнения [c.97]

Рис. 1.12. Поле концентраций при растворении твердого тела с образованием пористой пленки из продуктов реакции.

На рис. 1.12 изображено поле концентраций при растворении тела N с образованием твердых продуктов реакции в виде пленки с постоянной пористостью. Для установившегося процесса справедливы следующие уравнения [c.31]

Рассмотрим поле концентраций в капилляре, в котором происходит химическое взаимодействие реагента К с твердым веш,еством А на поверхности реакции Р (рис. 1.14) в условиях возникновения зоны перемешивания. При этом следует различать две области первая — глубиной /о, где перенос вещества определяется вынужденной конвекцией вследствие перемешивания, и вторая — глубиной 1 — 1 , где перенос вещества происходит при помощи механизма молекулярной диффузии. Такое разделение является условным, поскольку [c.48]

Рис. 1-2. Схематическое изображение поля концентраций для разных областей протекания реакций (обозначения по рис. 1-1).

Определим теперь общую скорость реакции на единичной грануле катализатора, поле концентраций в которой задано уравнение (111.13). Она может быть найдена интегрированием уравнения скорости реакции, записанного для элементарного сферического слоя, в пределах, соответствующих размерам гранулы. Однако эту задачу можно решить проще, если принять во внимание, что общая скорость реакции равна скорости переноса вещества в гранулу, т. е. [c.132]

Тогда рект/ р составляет очень малую конечную величину. В этом случае очень быстрой некаталитической реакции во всёй системе в любом сечении- ректификационной колонны будет присутствовать практически чистый компонент С и ректификация ничего не изменит, т. е. поле концентраций определяется наиболее быстрым процессом. [c.189]

Для поля концентраций наиболее полное разложение по малым числам Ре (до членов порядка Pe lnPe) получено в работе [24]. Задача решалась в предположении реакции первого порядка, протекающей на поверхности сферы, для малых, но конечных чисел Re и Ре. В качестве принималось значение 1 = —с/с . Рассматривался установившийся процесс диффузии в потоке вязкой несжимаемой жидкости, обтекающей жесткую сферическую частицу радиуса а. На большом расстоянии от сферы скорость потока [c.252]

Болес надежи1>гс рсзуттаты пол чаются при исследовании завису-мости начальной скорости реакции от концентрации реагента в рамках известного уравнеиия [c.146]

В предлагаемой книге авторы предприняли попытку изложить полученные к настоящему времени на основании ряда упрощающих предположений результаты теоретического исследования массотеплообмена движущихся реагирующих частиц со средой. Предполагается, что изменением плотности при химических превращениях (выражающимся, в частности, в появлении потоков Стефана) можно пренебречь. Баро- и термодиффузия, а также перенос тепла излучением считаются пренебрежимо малыми. Предполагается также, что плотность и вязкость среды не зависят от концентрации и температуры и, следовательно, раснределения концентрации и температуры не оказывают влияния на обтекание частицы. Это приводит к возможности независимого анализа гидродинамической задачи о вязком обтекании и диффузионно-тепловой задачи о полях концентрации и температуры. Необходимая для решения диффузионно-тепловой задачи информация о поле скоростей считается известной. Коэффициенты диффузии и температуропроводности считаются не зависящими от концентрации и температуры. В некоторых разделах книги наряду с поверхностными превращениями рассматриваются также реакции, протекающие в объеме. [c.10]

В 1, 2 исследовалось поле концентраций при протекании изотермической химической реакции на поверхности сферы, находящейся в потоках различного типа. Во многих случаях поверхностная химическая реакция сопровождается выделением или поглощением тепла. Нижо рассматривается простая модельная задача [371 о распределении температуры вне и внутри теплопроводящей сферической частицы, которое обусловлено тепловым эффектом поверхностной реакции, протекающей в диффузионном режиме. [c.235]

Полученное в таком безградиептном лабораторном реакторе кинетическое уравнение действительно для каждой точки промышленного реактора. Чтобы рассчитать реактор, необходимо знать поля концентраций и температур в реакторе. Что касается температуры, то из литературы известно, что псевдоожиженный слой практически изотермичен. Поле концентраций же связано со скоростью реакции. [c.351]

Итак, мы получили довольно сложное выражение для описания стационарного состояния стратосферного озона. Однако оно включает далеко не все компоненты, участвующие в формировании полей концентраций озона. Даже самые скромные компьютерные модели, создаваемые для расчета стахцюнарной концентрации Оз и ее изменения под влиянием человеческой деятельности, включают более 150 реакций около 50 различных компонентов. К тому же такие модели должны адекватно описывать динамику атмосферы, управляющую переносом как самого озона, так и участвующих в его образовании и разрушении частиц. Сложность решения таких задач очевидна. Понятной становится причина [c.234]

Мзй1енение pH эмульсии непосредственно влияет на скорость реакции. Обычно концентрация ионов водорода во время поли- [c.52]

Условия работы ЭХГ не всегда могут быть смоделированы прн испытаниях отдельных ТЭ, конденсаторов, агрегатов автоматики и других компонентов генератора. Например, при наличии в блон ЭХГ общего электролита условия его 1 онвекцин прн отсутствии принудительной циркуляции, определяющие, иапример, поле концентрации, массоперенос, температурные поля, зависят от взаимного геометрического расположения ТЭ и конденсаторов, размещения и размеров коммуникаций, способа распределения газообразных реагентов по элементам и конденсаторам, схемы удаления продуктов реакции и теплоты и ряда других факторов, проявляющихся в блоке ЭХГ ины.м образом, чем в отдельных ТЭ, модулях или сборках ТЭ. Поэтому испытания ЭХГ или его блоков играют значительную роль в выявлении его характеристик, оптимизации ре-и<имов работы и в подтверждении соответствия ЭХГ требованиям, вытекающим из его назначения, [c.404]

Машек [137—140] показал, что скорость электровосстановления анионов автокаталитически возрастает с увеличением у поверхности электрода концентрации ионов гидроксила, образующихся в результате процесса восстановления (например, при электровосстановлении НОз образуется девять ионов ОН"). Фрумкин и Жданов [141—143] вывели для этого случая формальные полу количественные соотношения, и полярографические кривые, построенные по этим уравнениям, действительно имеют резкий подъем тока. Зависимость скорости электродной реакции от концентрации ионов гидроксила различные авторы объясняют по-разному. По мнению Машека [137—140], многовалентные катионы ускоряют электродную реакцию, увеличивая падение потенциала в двойном слое, а в то же время тормозя восстановление анионов. Причина такого торможения может заключаться в том, что положительная сторона индуцированного диполя аниона или ионной пары (состоящей, например, из восстанавливающегося аниона и катиона лантана) отталкивается от электрода, так как -ф1-потенциал имеет положительное значение. При потенциалах, где начинается реакция восстановления, образующиеся ионы гидроксила осаждают катионы лантана, что приводит к уменьшению положительного значения ф1-потенциала и увеличению скорости электродной реакции. [c.227]

Анализируемый вопрос, по-видимому, впервые был затронут Зельдовичем [1949], который отметил, что вследствие сильной зависимости скорости реакции от температуры средняя скорость реакции должна сильно отличаться от скорости реакции при средней температуре. Первая попытка количественного анализа влияния пульсаций на среднюю ско сть реакций предпринята Вулисом [1960]. В его работе не учтена зависимость скорости реакции от концентрации, вследствие чего сделан вывод о том, что пульсации температуры всегда приводят к увеличению средней скорости по сравнению со скоростью реакции, рассчитываемой по средним значениям температуры и концентрации. Однако, как правило, пульсации приводят к противоположному эффекту. Дело в том, что во многих случаях поля температуры и концентрации являются подобными, т.е пульсации этих величин сильно связаны и могут быть выражены через г УЧет этого обстоятельства приводит к тому, что зависимость скорости реакций от температуры имеет максимум при некотором значении г = 2 . Ясно, что в тех точках потока, где (г) =2 , любая пульсация концентрации приводит к снижению скорости реакции (Кузнецов [1969]). Этот эффект проявляется наиболее сильно на краю струи или факела, г.е, в области, где существенна перемежаемость (Кузнецов [19726]). Отметим также, что в тех точках потока, где <2> сильно отличается от пульсации концентрации приводят к увеличению средней скорости реакций. Более детальное обсуадение рассматриваемого вопроса содержится в книге Компанийца, Овсянникова и Полака [1979]. [c.179]

Проанализируем формулу (5.29) и проведем ряд оценок. Полученное соотношение позволяет связать температуру и концентрации всех веществ с восстановленной концентрацией горючего. Тем самым задача сводится к описанию поля концентрации инертной примеси. В (5.29) фигурируют неосредненные значения параметров, т.е. в пределах применимости формул для величины с в первом приближении дано ого сание влияния всех деталей турбулентности на химические процессы. Видно, что в (5.29) входят два случайных параметра z и N. Пульсации первого параметра обусловлены крупномасштабными вихрями и, следовательно, эти пульсации приводят к переносу зоны реакций как целого, без изменения ее внутренней структуры. Флуктуации скалярной диссипации определяются мелкомасштабными вихрями. Эти флуктуации уже приводят к изменению внутренней структуры зоны реакции. [c.196]

Совершенно иная картина наблюдается при анализе поля концентрации реагирующей примеси, когда колмогоровский масштаб может быть как больше, так и меньше толщины зоны реакции. В этом случае характеристики переноса между двумя близкими изоскалярными поверхностями неуниверсальны и зависят от типа химической кинетики. Таким образом, химические реакции непосредственно воздействуют на диссипативные процессы. В свою очередь диссипативные процессы влияют на крупно масштабную статистику. В частности, такое влияние отражается на турбулентной диффузии реагирующей примеси. Указанный вывод наглядно подтвержден в главе 5, где показано, что коэффициенты турбулентной диффузии окислов азота и инертной примеси не совпадают. [c.258]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология