Перенос массы

Абсорбция, осложненная быстрой необратимой химической реакцией, может служить примером такого процесса, при котором скорость превращения лимитируется переносом массы. Пусть в системе проходит реакция [c.251]

В промышленном химическом процессе могут протекать одновременно несколько (и даже несколько десятков) простых химических реакций, связанных дополнительно с гидродинамикой потока, переносом массы и тепла. Поэтому для процесса, проводимого в большом масштабе, введем понятие так называемой технической скорости превращения. В общем случае эта скорость будет функцией не только состава системы и температуры, но также скорости [c.203]

При написании этой книги автор пытался систематизировать имеющийся в рассматриваемой области материал и показать аналогии, существующие между, казалось бы, не связанными процессами, такими как, например, химическая абсорбция и гетерогенный катализ. Предпринята также попытка представить теоретические результаты в форме асимптотических решений, диапазон применимости которых определяется физической интуицией. Рассмотрение всех взаимно накладывающихся явлений, которые составляют процесс переноса массы в условиях протекания химической реакции, представляет настолько трудную задачу, что практически всегда необходимы упрощающие предположения. [c.7]

Скорость контактного процесса во внешнедиффузионной области зависит от гидродинамического режима потока газа в слое катализатора и площади внешней поверхности зерен. Сопротивление переносу массы к внешней поверхности катализатора очень редко лимитирует скорость контактного процесса. Чаще всего при разработке кинетики процесса сопротивление внешней диффузии [c.283]

В (11.25) Са представляет суммарную диффузию вещества за счет молекулярной и конвективной диффузии в текучей среде, движущейся в направлении, перпендикулярном к диффузионному переносу массы. [c.71]

При турбулентном режиме течения, вследствие статистического характера пульсационного движения, перенос массы в ядро потока считается аналогичным переносу массы по механизму молекулярной диффузии [401]. Эта гипотеза позволяет представить толщину турбулентного диффузионного слоя по тем же зависимостям, что и при молекулярной диффузии, но с коэффициентом эффективного турбулентного [c.160]

Материал книги охватывает важнейшие проблемы современной инженерной химии приложение законов физической химии к решению инженерные задач, явления переноса массы, энергии и количества движения, вопросы теории подобия, теорию химических реакторов, проблемы нестационарные процессов. Специальные главы посвящены методам математической статистики и вопросам оптимизации химико-технологических процессов. [c.5]

Наблюдаемая скорость этого превращения является результатом как переноса массы (т. е. диффузии реагента А из газовой фазы и диффузией реагента В из общей массы жидкости к зоне реакции), так и самой химической реакции. Если скорость химической реакции велика, то зона реакции находится в пределах пограничной пленки со стороны жидкости и скорость превращения лимитируется скоростью диффузии реагентов А и В к этой зоне. [c.251]

Т. е. скорость абсорбции не зависит от концентрации компонента В в жидкости и сопротивление переносу массы оказывает только пограничная пленка со стороны газовой фазы. [c.255]

Полученные результаты дают представление о переносе массы в пределах той фазы, в которой происходит химическая реакция. Они могут быть использованы и для других случаев, например, когда перенос массы происходит из жидкости в газ и реакция протекает в газовой фазе или когда имеет место массообмен между двумя жидкими фазами. [c.257]

Перенос массы из газовой фазы к поверхности катализатора можно описать уравнением [c.283]

Трактовка рассматриваемых явлений на основе прямого анализа системы дифференциальных уравнений, описывающих конвективную массоотдачу в системах твердая стенка—жидкость и газ—жидкость, дается теорией пограничного диффузионного слоя В этой теории учитывается сложность структуры турбулентности внутри вязкого подслоя, прилегающего непосредственно к поверхности раздела фаз. Весьма существенной является постепенность затухания турбулентных пульсаций в подслое. Вследствие этого, поскольку в жидкостях величина коэффициента молекулярной ди(М)узии Оа обычно во много раз меньше величины кинематической вязкости V (v/Dд > 1), турбулентные пульсации, несмотря на их затухание, играют существенную роль в переносе массы почти до самой границы фаз. Пренебречь их влиянием можно лишь в пределах подслоя, названного диффузионным , толщина которого в жидкостях значительно меньше толщины вязкого подслоя. В пределах этого диффузионного подслоя преобладающим является перенос молекулярной диффузией. [c.101]

Предположим, что в этом случае перенос массы осуществляется только диффузией, т. е. не будем учитывать движение в порах, связанное с изменением числа молей реагентов в результате химической реакции. [c.284]

Если радиус пор меньше, то значительное влияние на диффузию оказывают столкновения молекул со стенками пор. Такой вид переноса массы называется кнудсеновской диффузией. В этом случае коэффициент диффузии не зависит от давления и природы компонентов газовой смеси, но является функцией радиуса пор [c.284]

Удобной рабочей моделью реактора с неполным перемешиванием является многосекционный аппарат, представленный на рис. УШ-ЗЗ. Разделение реакционного пространства перегородками на большое число секций становится причиной того, что перемешивание приобретает локальный характер. Для упрощения математического описания примем, что внутри каждой секции перемешивание полное и никакого переноса массы между секциями, кроме обусловленного основным потоком реагентов, не происходит. Такой многосекционный реактор будет эквивалентен рассмотренному выше каскаду реакторов полного перемешивания. [c.322]

Обычно в каждом единичном процессе приходится иметь дело с явлениями, проходящими по разному механизму. Перенос массы может осуществляться диффузией и конвекцией, теплообмен — теплопроводностью, конвекцией и излучением химическое превращение проходит обычно через промежуточные стадии, нередко также с различными механизмами, а стехиометрическое уравнение представляет собой баланс многих частных реакций и выражает суммарно конечный результат Того, что происходит в системе. В гетерогенных системах реакция осуществляется на границе раздела фаз, ей сопутствует перенос исходных веществ из реагирующих систем в зону реакции и продуктов с поверхности контакта в глубь фаз (диффузия и конвекция). Одновременно происходит теплообмен, при котором тепловая энергия подводится в систему или отводится от нее. Все эти явления могут быть последовательными и параллельными. [c.348]

Обычно на ход превращения в реакторе оказывают влияние явления движения потоков и переноса массы и теплоты. Для достижения полного подобия реакторов необходимо соблюдать [c.461]

Вследствие этого опустим в дальнейщих рассуждениях подобие процессов переноса массы. [c.467]

Разделение углеводородов на группы й- 20 различной цикличности. Если смесь, помещенную между двумя горизонтальными поверхностями, подвергнуть воздействию температурного градиента, направленного по вертикали, то будет происходить перенос тепла (теплопередача) и массы (массопередача). В большинстве случаев перенос массы происходит по-разному для различных компонентов смеси. В результате этого создается градиент концентрации по вертикали, который в свою очередь способствует переносу массы, т. е. нормальной концентрационной диффузии. Максимальная разность между концентрациями вблизи горячей и холодной поверхностей характеризует термодиффузионный эффект. [c.391]

Диффузия молекул растворенного вещества в жидкость осуществляется путем беспорядочных тепловых движений этих молекул. При диффузии происходит перераспределение молекул, благодаря которому возможен их перенос из областей более высоких концентраций в области более низких. Обычно говорят о концентрационной движущей силе , вызывающей этот перенос, но в действительности диффундирующие молекулы не подвергаются действию силы в направлении градиента концентрации. Любая молекула в каждый момент может равновероятно иметь любое направление движения. Но беспорядочное перераспределение молекул при неодинаковости концентраций приводит к уменьшению разности концентраций и таким образом — к переносу массы в направлении понижения концентрадии. [c.21]

Перенос тепла может происходить посредством теплопроводности от частицы к частице, а перенос массы — путем молекулярной диффузии. Л ожет, однако, иметь место и одновременный перенос тепла и массы посредством конвекции. В случае движения, вызванного внешними силами, мы имеем дело с вынужденной конвекцией в случае движения, вызванного разностью температур или концентраций,— со свободной. [c.92]

Перенос массы посредством конвекции аналогичен переносу тепла, и все зависимости, полученные при исследовании теплопереноса, могут быть (при использовании критериев Шмидта и Шервуда) перенесены на конвективный перенос массы. [c.94]

Интенсивность конвективного и диффузионного переноса массы связана со скоростью химической реакции, протекающей на поверхности зерна катализатора. Существует три вида решения этой проблемы. [c.94]

Полученное уравнение вскрывает механизм нестационарности в вязком под-с.чое, В сплу глубокой связи между массоотдачей и структурой течения вблизи степки существенно нестационарный характер механизма, определяющего струк-туру турбулентности, должен отрамоться и на переносе массы к межфазной поверхности, [c.172]

Понимая, что теория проницания в своем первоначальном виде непригодна для описания массообмена при турбулентном движении фаз, Коларж [29, 30] предпринял попытку связать время контакта т с характеристическими параметрами турбулентности в потоке, обтекающем твердую поверхность. Основной постулат теории Коларжа состоит в допущении, что перенос массы и тепла с твердой поверхности в объем лимитируется сопротивлением турбулентных пульсаций масштаба Яо, равного внутреннему масштабу турбулентности (т. е. такому критическому размеру турбулентных пульсаций, при котором начинают сказываться вязкие силы). Если предположить, что турбулентные вихри масштаба вплотную подходят к стенке и что перенос внутри таких вихрей осуществляться посредством нестационарной молекулярной диффузии, то для коэффициента массоотдачи получится выражение [c.175]

Уменьшение сопротивлений мас-со- и теплопереносу, лимитирующих скорость превращения. В некоторых случаях (см. раздел VIII) скорости массо- или теплопереноса через границу раздела фаз определяют скорость превращения. Ламинарная пограничная пленка оказывает основное сопротивление этим процессам, поскольку перенос массы через нее осуществляется только диффузией, а перенос теплоты — теплопроводностью, т. е. относительно медленно. За этой пленкой перенос массы и теплоты происходит главным образом конвекцией. Чем больше толщина пограничной пленки, тем выше сопротивление. В связи с этим наименее выгоден ламинарный режим движения потоков в системе. При высокой турбулентности потоков толщина пограничной ламинарной пленки меньше и, следовательно, легче и более быстро осуществляется транспорт массы и теплоты в другую фазу. [c.414]

Совместное проведение химических реакций с некоторым разделением реакционной смеси в одном и том же аппарате составляет предмет довольно много-числепны.ч исследований, а также является одним из технологических вариантов проведения процессов на практике. В качестве предмета исследования совмещенный процесс рассматривается в основном с позиций взаимного влияния массопереноса и химической реакции. Эти вопросы изучает макрокинетика и теория процессов массопередачи. Как технологический вариант проведения процессов в практике совмещенный процесс используется потому, что часто оказывается наиболее выгодным и сравнительно простым. Рациональное использование явлений переноса массы в момент проведения химической реакции обеспечивает до-Аолнительные возможности процессу как в кинетическом, так и в термодинамическом аспектах. Условия равновесия в системе с химическим взаимодействием компонентов могут быть рассмотрены в рамках термодинамики гетерогенных систем. [c.186]

Сайт процессов переноса массы сосредоточен в диффузионном пограничном слое. Хронопространственная метрика сайта определяется толщиной этого слоя и временем контакта фаз. В зависимости от характера движения потока сплошной среды в зоне контакта фаз различают молекулярный, конвективный и турбулентный механизмы диффузии. [c.160]

Следуя принципу полной кинетической аналогии процессов переноса импульса и массы, отметим, что аналогичны и принципы интенсификации этих процессов с тем лишь замечанием, что для капельных жидкостей значение числа 5е имеет порядок 10 , а отношение 5 /5 откуда следует, что характерные хронометрические масштабы процесса переноса массы на порядок меньше масштабов переноса импульса. Это означает, что хронометрический масигтаб сайта воздействия на процессы переноса массы должен быть в десять раз меньше, чем параметры метрики сайта воздействия на процессы переноса импульса. [c.162]

I де коэффициенты переноса массы кио и коп являются функциями коэффициентов диффузии частиц О и R соответственно (0)в и (Н)в — концентрации частиц в объеме, а (О) и (R) — вблизи электрода. Исключая (О) и (R) из уравнений (XVII.8.10) и (XVII.8.И), получим [c.556]

Массообмен. Перенос массы в направлении поверхности соприкосновения фаз может происходить в результате молекулярной диффузии и конвекции, вызва.нной гидростатическими силами, течением потока или использованием перемешивающих устройств. Отдельный случай представляет собой движение турбулентного потока, в котором можно различить две зоны ламинарную (слой около поверхности соприкосновения фаз — пограничный слой) и турбулентную (в глубине фазы — ядро потока). В ламинарном слое вещество переносится главным образом молекулярной диффузией, а в турбулентной зоне в основном вследствие завихрений и флуктуаций локальной скорости движения потока. Считая, что в турбулентной зоне концентрация практически выравнивается, перенос массы в такой системе можно представить как молекулярную диффузию через пограничный ламинарный слой с эффективной (приведенной) толщиной. Перенос вещества до границы раздела фаз называется массоотдачей. [c.244]

Результаты расчетов коэффициентов массопередачи на основе каждой из этих теорий имеют близкие значения. В связи с этим для описания хода процесса абсорбции с одновременной химической реакцией обычно используется теория пограничных пленок, дающая возможность более простого математического решения. Однако для анализа явления все чаще применяется пенетрацион-ная модель. Большим достоинством такого подхода к процессу переноса массы, осложненного одновременным протеканием химической реакции, является возможность определения величины поверхности контакта фаз на основе результатов исследований хода абсорбции. [c.251]

Сопротивление диффузии в ламинарной пленке у поверхности зерна зависит от многих параметров, таких как скорость движения зерен относительно основного потока, размер зерен, свойства потока. Эти параметры коррелируются на основе экспериментальных данных полуэмпирическими зависимостями безразмерных величин, которые связывают соответствующим образом изменения при определенном способе контактирования газа с твердым телом (неподвижный слой, псевдоожиженный слой, свободное падение зерен). Одним из примеров таких зависимостей может служить уравнение Фрослинга (1936 г.) для переноса массы компонента основного потока (мольная доля х) к поверхности свободно падающих зерен (движущийся слой) [c.269]

Если сопротивление переносу массы к поверхности пор зерна влияет на скорость процесса, то он проходит во внутридиффузион-ной области. [c.284]

В некоторых случаях возникает поверхностная диффузия, т. е. двумерное движение адсорбированных молекул на стенках пор (Фолмер). Обычно такая диффузия не играет большой роли в катализе при высоких температурах ее участие в переносе массы, вероятно, возрастает в условиях физической адсорбции, например в случае каталитического дегидрирования этанола при низких температурах. [c.284]

В предьщущих разделах рассматривались закономерности процесса массо- и теплообмена при так назьшаемом поршневом движении (идеальном вытеснении), т. е. при таком движении, когда конвективный перенос массы или теплоты в каждой из фаз определяется лишь средней линейной скоростью потока. [c.231]

Фактически мы рассматриваем процесс, в котором вещество путем диффузии переносится из области за пределами поверхности частицы по. направлению к ее центру. Несмотря на принципиальную простоту этого процесса, его математическое описание представляет значительные трудности. Для некоторых частных случаев непрерывного противоточного теплообмена между частицами и жидкостью Мунро и Амундсоном даны решения [34]. Процессы теплообмена проще, чем процессы переноса массы, так как соответствующие равновесные соотношения являются линейными. Нелинейность закономерностей для многих случаев переноса массы препятствует получению аналитического решения. [c.156]

Это уравнение относится к случаю, когда можно пренебречь изменением объема реагирующей смеси и переносом массы благодаря терлюдиффузии. Три члена правой части описывают изменение концентрации, обусловленное соответственно движением реагирующей смеси со скоростью V, диффузией или турбулентным перемещиванием (характеризуемыми коэффициентом перемешивания О) и химической реакцией. Вместо должно быть подставлено выражение вида (I, 5) с плюсом, если -тый реагент относится к продуктам реакции, и с минусом, если он относится к исходным веществам. [c.17]

Важными для технологии являются данные о количестве олефина, реагирующего в единицу времени с единицей объема Н2504 (определенной концентрации) в условиях эффективного контактирования фаз (при которых скорость переноса массы не ограничивала скорости химического процесса). [c.194]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология