Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Хигби теория массопередачи

    Согласно большинству существующих теорий массопередачи, в структуре коэффициента массопередачи К определяющими являются диффузионные факторы. Это относится к теории проницания и обновления поверхности Хигби [67], где принято [c.49]

    При этом для пленочной теории Льюиса—Уитмена величина /= 1, а для теории обновления поверхности Хигби— Данквертса величина f = 0,5. Исходя из этого Тур и Марчелло сделали попытку объединить эти две теории в одну, полагая, что они являются лишь двумя крайними случаями общей теории массопередачи, т. е. пленочно-пенетрационной. При этом они полагают, что жидкие элементы, находящиеся на межфазовой границе, непрерывно обновляются за счет турбулентных вихрей, приходящихся на поверхность из ядра потока. Если такое обновление происходит достаточно быстро и часто, то процесс молекулярной дн( узии, осуществляющейся в период между вихрями, будет нестационарным и подчиняется теории Хигби. Если же на границе раздела фаз будет успевать устанавливаться равновесная концентрация, то массопередача будет подчиняться законам пленочной теории. А поскольку в реальных условиях скорости ухода и прихода вихрей могут быть самыми разнообразными, то имеют место как стационарный, так и нестационарный режимы переноса. Количественный учет массопередачи осуществляется с помощью элемента I, т. е. некоторого конечного расстояния от границы раздела фаз до точки, где концентрация является постоянной, по крайней мере, в течение времени пребывания элемента жидкости на поверхности. [c.74]


    Хигби [227] усовершенствовал пленочную теорию, предложив модель массопередачи, согласно которой при обтекании газового пузыря набегающим потоком внешняя поверхность пленки приходит в соприкосновение со все новыми ненасыщенными участками потока. Поверхность как бы обновляется. Непрерывный процесс обновления Хигби заменил ступенчатым, назвав временной интервал между двумя последующими обновлениями временем обновления 1 . Для газового пузырька Хигби определил как время, в течение которого пузырек проходит расстояние, равное его диаметру. [c.173]

    Данквертс [24] использовал для описания массопередачи, осложненной химической реакцией, пенетрационную теорию Хигби [25]. Данквертс рассмотрел случай очень малых времен контакта фаз, в течение которых процесс массопередачи является существенно нестационарным, а конвективный перенос вещества в реакционной фазе не играет заметной роли. В рамках сделанных допущений Данквертс получил выражение для Р , р) описывающее ускорение [c.231]

    Теория проникновения (пенетрации) Хигби. Пленочная теория рассматривает массопередачу через неподвижный пограничный слой каждой жидкости, примыкающей к границе раздела фаз. Механизм массопередачи — молекулярная диффузия. [c.145]

    А. Г. Касаткин и др. [30], используя функциональный вид коэффициента массопередачи, определяемый ио теории Хигби [99] уравнением [c.134]

    Это уравнение можно получить также из уравнения (V, 52) теории проникновения Хигби при условии, что 0 = dp/u<. Указанное уравнение успешно используют для интерпретации многих данных о массопередаче в сплошной фазе. Однако если подвижность поверхности капли уменьшается вследствие адсорбции на ней некоторых веществ, то эффективное значение 9 сильно увеличивается [c.214]

    Полиэтиленовые розетки Теллера 25 мм обладают меньшей чувствительностью к плотности орощения, чем кольца Рашига 20 из того же материала (рис. 1-79). Из-за гидрофобности полиэтилена процесс массопередачи происходил главным образом при быстрой агломерации и обновлении поверхности, что лишний раз подтверждает теорию проницания Хигби. Про- [c.54]

    Они предположили, что истинный механизм массопередачи является промежуточным меаду стационарным механизмом, описываемым пленочной теорией и нестационарным механизмом, описываемым теорией Хигби. [c.43]

    Первой работой в этом направлении была теория проникновения (пенетрации) Хигби [54]. Хигби рассмотрел случай массопередачи в каплю, когда лимитирующим сопротивлением является сопротивление сплошной фазы. В модели Хигби массопередача осуществляется путем нестационарной молекулярной диффузии в тонкую пленку сплошной фазы, непосредственно контактирующую с каплей. Через малый промежуток времени, в течение которого капля переместится на расстояние, равное по порядку величины ее диаметру, сплошная фаза, контактирующая с каплей, обновится и процесс нестационарной диффузии повторится. Для величины частного коэффициента массопередачи по сплошной фазе Хигби получил выражение [c.58]


    Можно утверждать, что успех решения многих практических задач по массопередаче зависит от правильности определения коэффициента диффузии. Анализ наиболее известных теорий выявляет зависимость коэффициента массопередачи от коэффициента диффузии вида О , причем, согласно пленочной теории Льюиса—Уитмена п = 1 а согласно теории обновления поверхности Хигби—Данквертса и большинству других теорий, п = 0,5. Вместе с тем экспериментальные методы определения коэффициента диффузии кислорода при окислении сульфита в сульфат требуют тщательной оценки полученных результатов ввиду особой сложности кинетики реакции  [c.23]

    Поперечное перемешивание верхних слоев пленки с помощью горизонтально колеблющейся проволоки увеличивает скорость процесса в обоих случаях, причем коэффициент массопередачи при физической абсорбции становится равным теоретическому по Хигби, если время обновления поверхности рассчитывать с учетом скорости поперечного движения проволоки и скорости продольного перемещения жидкости вдоль дна желоба. При отсутствии перемешивания пленки расчет коэффициентов массопередачи по теоретически выведенным уравнениям, в том числе и с позиций теории нестационарной диффузии, дает вдвое заниженный результат по сравнению с опытными значениями. [c.100]

    В некоторых работах рассматривается теоретически массопередача при массовом барботаже. В работах [243, 2441 это рассмотрение ведется на основе модели Хигби, а в работе [222] — на основе теории локально-изотропной турбулентности, [c.496]

    Теория проницания в массопередаче была впервые предложена Хигби [62] для объяснения механизма массопередачи от границы раздела газ — жидкость в жидкость. Методы анализа, которые мы привели до сих пор, равносильны описанию переноса через неподвижную границу раздела. Теория проницания применяется, кроме того, к переносу через границу раздела жидкость — жидкость, которая может и не быть неподвижной. [c.508]

    Тур и Марчелло [231] рассматривали пленочную и пенетращюнную теории как крайние случаи процесса переноса, для которых в формулах коэффициента массоотдачи показатель степени при коэффициенте диффузии принимает предельные значения, равные 1 и 0,5, соответственно. Они считали, что в реальных условиях значения показателя степени могут колебаться между этими величинами. Предложенная ими пленочно-пенетрационная модель также основана на идее обновления поверхности турбулентными вихрями, но с более гибким учетом периода обновления. При малых временах пребывания вихря на поверхности процесс массопередачи нестационарен (пенетрационная теория), тогда как при больших временах успевает установиться постоянный градиент концентраций и наблюдается стационарный режим (пленочная теория). Для произвольных значений времен обновления модель учитьгеает оба механизма массопередачи — стационарный и нестационарный. Математическая формулировка пленочно-пенетрационной модели сводится к решению уравнения (4.12) при условии, что постоянное значение концентрации задается не на бесконечность, как в модели Хигби, а на конечном расстоянии от поверхности тела. Величина этого расстояния, как правило, неизвестна, и не указаны какие-либо надежные модели ее определения. [c.175]

    Согласно этой теории, впервые предложенной Хигби [18], при интерпретации массопередачи от газа к жидкости межфазная поверхность не является статической (неизменной) величиной, а складывается на стороне жидкости из элементов, каждый из кото-рых находится в контакте с газовой фазой только в течение короткого, но одинакового периода времени, после чего проникает в глубь жидкой фазы. Его место занимает новый элемент, прибывший из ядра жидкой фазы. Следовательно, на стороне жидкости нет постоянной ламинарной пленки, а турбулентность жидкости распространяется до самой межфазной поверхности. Таким образом, перенос массы осуществляется путем неустано вившейся молекулярной диффузии от межфазной поверхности к элементу жидкости во время контакта т. Этот процесс описывается дифференциальным уравнением неустановившейся диффузии  [c.293]

    Теория проницания (пенетрации) Р. Хпгби [16, 17] считает процесс диффузии неустановившимся, причем скорость диффузии принимается такой же, что и при диффузии в неподвижный слой, бесконечной глубины. Согласно этой модели, коэффициент массоотдачи оказывается пропорциональным коэффициенту молекулярной диффузии в степени 0,5, что иногда лучше согласуется с опытными данными. А. М. Розен и В. С. Крылов [13] указывают, что теория Хигби заведомо неприемлема для системы с турбулентным движением, так как она не учитывает гидродинамики, а в действительности турбулентные пульсации оказывают весьма сильное влияние на скорость массопередачи. [c.96]


    Анализ влияния реакции первого порядка и быстрой необратимой реакции второго порядка на скорость массопередачи был проведен с использованием двухпленочной теории Уитмена, теории проницания Хигби и теории обновления поверхности Данквертса, являющейся модификацией. тейрйИ Проци ания. Если абсорбция сопровождается реакцией пёрйогб порядка, все три теории дают совпадающий результат. [c.52]

    Влияние химической реакции в жидкой фазе на коэффициент массопередачи в насадочной колонне описывают Данквертс и Кеннеди. Они проверяют применимость теории проницания (либо в виде предположения Хигби о времени контакта жидкости, либо в виде допущения Данквертса об обновлении поверхности). Авторы измеряли скорость абсорбции СОг раствором NaOH в насадочной колонне диаметром 100 Мм. с фарфоровыми кольцами Рашиг 1 12X12 мм. Определялись также коэффициенты массоотдачи без реакции k a в нереагирующем растворе, физические свойства которого бЫли аналогичны свойствам раствора NaOH. [c.423]

    Теория обновления поверхности (Хигби, Данквертса, Кишиневского) рассматривает процесс межфазной диффузии как неустано-вившийся, характеризующийся непрерывным обновлением поверхности. В результате турбулизации потока элементарные объемы жидкости или газа на границе раздела фаз заменяются новыми, приходящими из ядра потока. Таким образом, массопередача происходит не только за счет молекулярной диффузии, но и за счет перемешивания (турбулизации потока). Время нахождения элементарного объема жидкости на границе раздела фаз названо временем контакта или возрастом элемента т.  [c.407]

    Теория проницания Хигби. Эта теория отвергает пололения пленочной теории, поскольку из-за кратковременности контакта баз з поверхностном слое не успевает устанавливаться стационарное распределение концентрации и массопередача осуществляется посредством нестационарной молекулярной диффузии (проницаниегу ). Профиль концентрации вблизи поверхности жидкость-газ изменяется не только в зависимости от расстояния до границы разлела газ, но и от времени. [c.42]

    Дальнейшее развитие теория проницания Хигби получила в работе Данквертса, который ставит под сомнение существование ламинарной пленки на границе раздела фаз. По его мнению, турбулентные вихри достигают границы раздела фаз и элементы жидкости находятся в контакте с газовой фазой в течение какого-то времени, по истечении которого заменяются новыми. При этом предполагается чисто молекулярный механизм диффузии и вводится понятие вероятности смены каждого элемента жидкости новьш элементом или спектра времен пребывания жидких элементов на поверхности раздела. Турбулентные вихри жидкости и газа непрерывно подходят к границе раздела фаз, имея при этом концентрации диффундирующего компонента, равные концентрациям его в ядре жидкого потока и пузырька газа. На границе раздела фаз мгновенно устанавливается равновесие, и дальнейшее насыщение свежего элемента жидкости происходит за счет молекулярной диффузии до тех пор, пока новый турбулентный вихрь не передаст этот частично насыщенный элемент в ядро потока. Величина элемента жидкости принимается достаточно большой, так что фронт диффузии не успевает дойти до границы элемента за время контакта. Вероятность смены данного элемента жидкости новым не зависит от возраста элемента, а средняя скорость обновления поверхности жидкости, контактирующей с газовой фазой, зависит от гидродинамических условий и является величиной, постоянной при установившемся режиме. Для характеристики этой скорости вводится понятие фа ктора обновления поверхности 5, равного доле поверхности, которая обновляется в единицу времени. Коэффициент массопередачи определяется как [c.71]

    Основным выводом из уравнения Хигби является то, что коэффициент массопередачи пропорционален коэффициенту молекулярной диффузии в степени 1/2, меньшей, чем это следует из двупленочной теории, что лучше согласуется с опытными данными. [c.315]

    Данквертц считает, что в течение периода обновления поверхностного слоя, т. е. в течение промежутка времени, при котором рассматриваемый элемент поверхности находится в контакте с газовой фазой, молекулы поглощаемого газа продвигаются с поверхности в объем жидкости путем молекулярной диффузии. Поэтому коэффициент массопередачи так же, как и в теории Хигби, пропорционален коэффициенту молекулярной диффузии в степени 1/2. [c.316]

    Данквертц и независимо от него Кишеневский развили модель проницания Хигби, введя понятие об обновлении поверхности контакта фаз. Согласно этой теории пограничные пленки или слои отсутствуют, а межфазная поверхность непрерывно обновляется свежей жидкостью. Массопередача осуществляется не только молекулярной, но и турбулентной диффузией. В качестве кинетической характеристики принимается коэффициент эффективной диффузии Д, равный сумме коэффициентов молекулярной и турбулентной диффузий, т. е. [c.193]

    Теория проникания (пенетрации) Хигби. К началу 30-х гг. стало ясно несовершенство ппеночных теорий, носящих в основном качественный характер. Многочисленные экспериментальные исследования выявили зависимость толщины пленки от коэффициента диффузии и от скорости относительного движения фаз, что указывало на значительную роль гидродинамики в процессах массопередачи. Теория Хигби, являющаяся развитием работ Врублевского (1878), Стефана (1878) и других исследователей, возникла как попытка усовершенствования пленочной теории. Однако. Хигби критиковал пленочную теорию не с позиций гидродинамики, а с позиций стационарности процесса диффузии. [c.15]

    Таким образом, в отличие от пленочной теории Льюиса—Уитмена, теория Хигби уже учитывает геометрическую форму границы раздела фаз. Для определения коэффициента массопередачи Хигби в результате ассимптоти-ческого решения уравнения Фика получил выражение [c.16]

    Теория Хигби явилась несомненным шагом вперед по сравнению с положением Пленочной теории, однако, как показали многочисленные исследования, область ее практического применения весьма ограничена. В этом нетрудно убедиться, так как в формулу (30) одновременно входят диаметр о1 и скорость подъема V., воздушного пузырька. Как было показано в п.1 данной главы, эти величины связаны сложной зависимостью, обусловленной гидродинамикой среды. Раздельное и однозначное аналитичекое определение величин < и у, возможно только при малых не взаимодействующих друг с другом пузырьков стабильной сферической формы, что и предопределяет физические пределы применимости теории Хигби. По данным экспериментов, выполненных С.Соу, при диаметре газового пузырька 3 - 6 мм, скорости его подъема 21,4-28,5 см/с и температуре (20 1,5) °С значение коэффициента массопередачи к всистеме кислород—вода находится в пределах 0,0272 — 0,0550 см /с, причем расхождения с теоретическими значениями к уопределенными по формуле Хигби, весьма ощутимы. [c.16]

    Ханратти [58] также по-казал, что теория проницания отражает массопередачу вблизи твердой поверхности. На рис. 35. 5 проведено сравнение безразмерных профилей концентрации, построенных Ханратти для массоотдачи от жидкости к твердому телу. Штриховая линия представляет уравнение Хигби, основанное на одинаковом возрасте для всех элементов. Результаты Данквертса, предполагающие распределение по возрасту, показаны сплошной линией. [c.513]

Смотреть страницы где упоминается термин Хигби теория массопередачи: [c.304]    [c.83]    [c.170]    [c.174]    [c.174]    [c.43]    [c.69]   
Жидкостная экстракция (1966) -- [ c.192 , c.193 ]



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Массопередача

Массопередача массопередачи

Хигби



© 2025 chem21.info Реклама на сайте