Диффузия массопереноса

Во многих случаях абсорбции, сопровождающейся мгновенной реакцией, первоначальная концентрация жидкого реагента значительно превышает концентрацию абсорбирующегося компонента на поверхности раздела фаз, так что скорость процесса лимитируется диффузией жидкого реагента по направлению к поверхно сти раздела. В таких случаях может иметь большое значение сопротивление массопереносу в газовой фазе это положение подробно будет обсуждено в разделе 9.1. [c.58]

Скорость массопереноса (процесса диффузии пропорциональна градиенту концентрации С —С , где — концентрация реактанта в объеме, то есть [c.96]

Определены коэффициенты диффузии, массопереноса, распределение концентрации серной кислоты в грануле во времени, влияние соотношения твердой и жидкой фаз на степень превращения сополимера в ионит, в результате чего сделан вывод, что процесс сульфирования сополимеров предпочтительнее проводить при предварительном набухании в тионилхлориде. Это позволяет снизить температуру ведения процесса и уменьшить соотношение серная кислота/ионит. [c.370]

Величина Х) ", называемая коэффициентом стесненной кнудсеновской диффузии, должна учитывать особенности массопереноса в пористом теле, а именно пористость П , меняющуюся геометрическую форму и извилистость каналов, наличие глухих пор [c.56]

В этом случае химический процесс лимитируется процессами диффузии (массопереноса) компонентов к поверхности раздела фаз и обратно и ускоряется факторами, влияющими на диффузию повышение градиента концентрации (ДС), перемешивание, гомогенизация системы. Принято говорить, что [c.98]

Уменьшение скорости диффузии (массопереноса) в пористой среде в присутствии коллоидных частиц и полимеров. [c.168]

Внутренняя диффузия (массоперенос) газа в адсорбенте в любой точке зерна описывается дифференциальным уравнением [c.39]

При оценке массопереноса в газлифтном реакторе примем (условно) коэффициент диффузии кислорода в жидкости (воде) по табл. 9.8 Ощ = 2-10- м с. [c.288]

Процесс переноса массы в пористых катализаторах анализировать значительно труднее, чем перенос теплоты. Это связано с тем, что помимо переноса за счет молекулярной диффузии в крупных порах имеет место кнудсеновский перенос в порах малого диаметра, причем оба типа переноса сопровождаются локальными адсорбционно-десорбционными процессами. Перенос массы в крупных порах, диаметр которых много больше длины свободного пробега молекул, хорошо описывается уравнением молекулярной диффузии. Массоперенос в порах, диаметр которых сравним с длиной свободного пробега молекул, определяется кнудсеновской диффузией. Разница между коэффициентами молекулярной и кнудсеновской диффузии может достигать двух порядков. Так, например, экспериментально определенный коэффициент кнудсеновской диффузии окиси углерода в катализаторе в процессе окисления СО в избытке кислорода при 300 °С имеет величину 0,0088 см с, а коэффициент молекулярной диффузии для пор, радиус которых превышает 0,1 мкм, в этих условиях достигает 0,52 см /с [1]. Попытки вывести формулы для определения эффективных коэффициентов диффузии в пористых катализаторах на основе коэффициентов молекулярной и кнудсеновской диффузии с учетом распределения пор по диаметрам не привели к успеху, так как не удается учесть влияние извилистости пор и степень влияния непроточных пор на средний коэффициент переноса. Кроме того, процессы молекулярной и кнудсеновской диффузии в порах сопровождаются локальными адсорбционно-десорбционными процессами, которые снижают величину эффективного коэффициента переноса. [c.68]

Чтобы привести уравнение (16.6) к каноническому уравнению нестационарной молекулярной диффузии, авторы разбираемых ниже. моделей произвольно принимают, что элемент жидкости на межфазной поверхносги остается неподвижным в процессе массопереноса, что позволяет записать уравнение (16,6) в виде [c.172]

В случае процесса, проходящего в гетерогенной системе и сопровождаемого химической реакцией, расчет наблюдаемой скорости превращения требует, как указано выше, учета параметров, имеющих решающее значение как для скорости химической реакции, так и для массопереноса. Для этого можно использовать различные методы. Один из них основан на изучении превращения в установившемся режиме, т. е. в состоянии динамического равновесия. Предположим, что реакционная система состоит из твердой фазы и жидкости (газа), в ядре потока которой концентрация исходного вещества постоянна и равна С. Исходное вещество диффундирует к межфазной поверхности и достигает там концентрации С . Скорость химической реакции на межфазной поверхности является функцией этой концентрации. При установившемся режиме количество исходного вещества, которое должно прореагировать в единицу времени на единице межфазной поверхности, равно количеству исходного вещества, перенесенному в зону реакции в результате диффузии. Для реакций первого порядка справедлива следующая зависимость [c.247]

Кишиневский [228, 229], полагая, что массоперенос в пленке осуществляется путем турбулентной диффузии и что коэффициент диффузии в пленке постоянен, получил для коэффициента массоотдачи зависимость к = 2 у/(где 0-,. - коэффициент турбулентной диффузии), аналогичную формуле Хигби. Время контакта фаз Кишиневский предлагал определять для одиночных пузырьков как время прохождения пузырьком расстояния, равного его радиусу, а в распылительных колоннах — величиной времени между столкновениями капель друг с другом и о стенку. [c.174]

Массоперенос при больших значениях Ре (метод диффузионного пограничного слоя). При Ре>10 процесс переноса с достаточной для практических целей точностью можно считать установившимся и рассматривать в приближении диффузионного пограничного слоя. Большие значения Ре наиболее характерны для процессов жидкостной экстракции и абсорбции. Это обусловлено весьма малыми значениями коэффициентов диффузии в жидкости для систем жидкость - жидкость или жидкость — газ. Коэффициенты диффузии О в таких системах имеют порядок 10 см /с, и для капель диаметром 2-3 мм значения Ре лежат обычно в интервале 10" -10. В приближении стационарного диффузионного пограничного слоя уравнение (4.42) принимает вид [c.196]

Формально результат воздействия обратной связи на ход каталитического процеса в математических моделях автоколебаний учитывается различными путями. В основу гетерогенно-каталитических моделей обычно полагается механизм Лэнгмюра—Хиншельвуда с учетом формального отражения а) зависимости констант скорости отдельных стадий реакции от степеней покрытия адсорбированными реагентами [93—98] б) конкуренции стадий адсорбции реагирующих веществ [99—103] в) изменения во времени поверхностной концентрации неактивной примеси или буфера [104—107] г) участия в стадии взаимодействия двух свободных мест [108] д) циклических взаимных переходов механизмов реакции [109], фазовой структуры поверхности [110] е) перегрева тонкого слоя поверхностности катализатора [100] ж) островко-вой адсорбции с образованием диссипативных структур [111, 112]. К этому следует добавить модели с учетом разветвленных поверхностных [113] гетерогенно-гомогенных цепных реакций [114, 115], а также ряд моделей, принимающих во внимание динамическое поведение реактора идеального смешения [116], процессы внешне-[117] и внутридиффузионного тепло-и массопереноса I118—120] и поверхностной диффузии реагентов [121], которые в определенных условиях могут приводить к автоколебаниям скорости реакции. [c.315]

Уг определяли как разность между V и рассчитанной,для данных условий опыта скоростью массопереноса в результате диффузии пара Уг- Точность определения координат менисков составляла 1 мкм. [c.112]

В случаях, когда определяющим фактором, влияющим на скорость процесса, является массоперенос к внешней поверхности зерен, общая скорость реакции зависит от скорости потока газа. Если бы можно было добиться того, чтобы скорость потока в промышленном реакторе совпадала с ее величиной в опытном реакторе, на котором были получены экспериментальные данные, то проблема была бы решена. Однако в промышленном реакторе линейная скорость и отношение длины слоя к диаметру могут быть совсем другими. По возможности надо стремиться к тому, чтобы экспериментальные данные были получены в условиях, при которых диффузия не играет заметной роли. [c.149]

Глава 4 посвящена вопросам внешней диффузии — анализу массопереноса из газового потока к мембране, учету влияния концентрационной поляризации на процесс мембранного газоразделения. [c.7]

Следовательно, в таких мембранах интенсификация массопереноса за счет сопряжения с химической реакцией оправдана, если т. е. эффект особенно заметен при малой внешней движущей силе процесса диффузии (например в случае извлечения небольших, но токсичных примесей в исходной газовой смеси ЗОг, КОг и др.) или при низких значениях коэффициента диффузии компонента в мембране Я п- оо). [c.22]

Ранее было получено уравнение (1.18) для коэффициента ускорения массопереноса, при этом предполагалось, что результирующий поток при сопряжении I и независимый поток /, сравниваются при одинаковой движущей силе X, равной разности химических потенциалов газа в напорном и дренажном каналах. Если использовать допущение о локальном равновесии фаз и выразить движущую силу поверхностной диффузии через состояние газовой фазы, то очевидно = Тогда коэффициент ускорения окажется функцией степени сопряжения у. и феноменологической стехиометрии 2 (см. уравнения (1.11)) [c.68]

Коэффициент ускорения массопереноса за счет поверхностной диффузии можно получить, используя обобщенное уравнение (2.66) [c.69]

Уравнения (2.74) и (2.75) удобны для анализа изменения проницаемости мембран различной структуры при различных давлениях газа в порах, соотношение (2.75) позволяет оценить влияние температуры и рода газа на относительную скорость массопереноса, определяемую величиной Ф . Уравнение (2.62) и, следовательно, соотношения (2.73) — (2.74) получены в предположении взаимной независимости потоков массы вследствие кнудсеновской и поверхностной диффузии, поэтому степень сопряжения и=0. Соотношение поверхностного и газового потоков при Х =Х определяется как [c.69]

Таким образом, вторые члены уравнений (2.73) — (2.75) представляют собой отношения коэффициентов проводимости собственно процессов поверхностной и кнудсеновской диффузии 88 и кк, в этом случае коэффициент ускорения массопереноса в мембране есть функция только феноменологической стехиометрии Ф = 1+22 (см. гл. I). [c.69]

Необходимые условия корректности Д. п. м. 1) значит, разбавление атмосферного реагента инертным газом, что обеспечивает постоянство козф. переноса 2) значит, превышение концентрации атмосферного реагента над концентрацией реагента, вводимого в зону р-ции 3) достаточно малая линейная скорость потока вводимого реагента, обеспечивающая практически во всей зоне р-ции диффуз. массоперенос 4) для температурного варианта — отсутствие хим. [c.187]

Необходимые условия корректности Д. п. м. 1) значит, разбавление атмосферного реагента инертным газом, что обеспечивает постоянство коэф. переноса 2) значит, превышение концент[>ации атмосферного реагента над концентрацией реагента, вводимого в зону р-ция 3) достаточно малая линейная скорость потока вводимого реагента, обеспечивающая практически во всей зоне р-ции диффуз. массоперенос 4) для температурного варианта — отсутствие хим. и неконтролируемых физ. возмущений в зоне р-ции при введении в нее датчика т-ры. О. Е. Каширенинов. [c.187]

Процесс диффузии через клеточную мембрану сложнее, чем свободная молекулярная диффузия. Массоперенос веществ, растю-ренньк в клеточном соке, осуществляется через клеточные стенки в межклеточное пространство путем внутретей диффузии. Молекулы диффундирующего вещества сорбируются материалом клеточной мембраны, диффундируют через нее и десорбируются с другой ее стороны. Скорость диффузии вещества через мембрану определяется при этом градиентом концентрации по обе стороны клеточной стенки и свойствами самой мембраны. После выноса вещества из клетки их диффузия становится свободной молекулярной. [c.77]

Наложение разности потенциалов между электродом сравнения и индикаторным электродом приводит к росту тока, который в свою очередь зависит от концентрации анализируемых электроактивных частиц в растворе. Измеряемый ток может быть непосредственно связан со скоростью электрохимической реакции, протекающей на индикаторном электроде. Важно, однако, найти и научиться контролировать условия, от которых зависит, какая стадия лимитирует скорость всего электрохимического процесса. Скорость гетерогенного переноса электрона (i ), протекающего непосредственно на электроде, можно контролировать, изменяя приложенный потенциал в соответствии с уравнением Бутлера -Фольмера [10]. Таким образом, во многих системах можно выбрать такое значение потенциала, чтобы ток не лимитировался гетерогенным переносом электрона, даже если этот процесс необратим. При вынолне-нии этого условия скоростьопределяющей стадией может быть диффузия (массоперенос), адсорбция или химические реакции. Суммарный ток сенсора описывается следующим выражением [c.138]

На основании пленочной теории, согласно которой имеется линейная зависимость скорости массопередачн от коэффициента молекулярной диффузии, /п = 1. В соответствии же с теорией проникновения, независимо от вида функций распределения возрастов, элементов т — 0,5. Значит, из пенетрационной теории следует, что скорости массопереноса пропорциональны квадратному корню из коэффициента диффузии. Фридландер и Литт [13] при рассмотрении задачи массопереноса от твердой поверхности к ламинарному пограничному слою, при наличии мгновенной реакции, получили уравнение, напоминающее уравнение (5.14). При этом т= /з, чего и следовало ожидать, принимая скорость массопереноса в пограничных слоях пропорциональной величине коэффициента молекулярной диффузии в степени Va- [c.63]

Таким образом внешний диффузионный и внешний к нeти-ческий режимы можно рассматривать в прямом соответствии с тем, будет ли fe < или наоборот. Однако, следует отметить, что скорость реакции Га может быть достаточно высока для того, чтобы обусловить не пренебрежимо малое сопротивление массопереносу в газовой фазе и вместе с тем все еще достаточно низка, чтобы X была намного больше среднего диаметра пор. В этом случае имеет большое значение как диффузия в газовой фазе, так и внутри катализатора, что отмечается в работах Джойя [38], а так- -же Красука и Смита [39]. [c.99]

Существование в вязком подслое турбулентных пуЛ1>саи.ий и их постепенное затухание с приближением к межфазной границе имеют принципиальное эваче-, ние для проблемы массопередачн, особенно в тех случаях, когда процесс массо-пгредачи лимитируется переносом в жидкой фазе. Действительно, поскольку а жидкостях коэффициент молекулярной диффузии обычно значительно меньше коэффициента кинематической вязкости, турбулентные пульсации, несмотря на свое достаточно быстрое затухание в вязком подслое, дают заметный вклад в массовый поток вещества к границе раздела фаз. Влияние пульсаций на массоперенос становится пренебрежимо малым лишь в пределах так называемого диффузионного подслоя, толщина которого для жидкостей мала по сравнению. с толщиной вязкого подслоя. Скорость межфазного массообмена существенно зависит от характера изменения эффективного коэффициента турбулентной диффузии Pt вблизи межфазной границы. Если предположить, что функция Dt (у) достаточно хорошо описывается первым членом разложения в ряд Тейлора [c.177]

Пример 6.1. Бензойная кислота при экстракции из бензольной капли вступает в химическую реакцию с растворенным в водной фазе гидрооксидом натрия. Диаметр капли диффузии бензойной кислоты в воде О, =1,02 10 м /с, коэффициент даффузии N3011 в воде >5 = 1 4- 10 м /с, начальная концентрация бензойной кислоты в бензоле с,, = 0,5 мол1 л, а концентрация щелочи в воде с,, =0,75 моль/л. Коэффициент распределения бензойной кислоты между бензолом и водой ф=с 1с =40. Рассчитать скорость массопереноса и определить, во сколько раз изменится ее величина при увеличении концентрации NaOH в исходном растворе до 3 моль/л. [c.276]

Проблему устойчивости реакторов детально исследовал Баркелью в уравнениях материального и теплового баланса им были приняты следующие упрощения. Тепло- и массоперенос посредством диффузии в продольном направлении считались пренебрежимо малыми по сравнению с конвекцией. Термическое сопротивление слоя в радиальном направлении считалось малым по сравнению с термическим сопротивлением в пространстве между слоем и стенкой реактора. Было принято, что зависимость скорости реакции от концентрации есть функция концентрации только одного компонента. Не учитывалось также сопротивление тепло- и массо-обмену в пространстве между потоком и частицами катализатора. [c.293]

Непористые реакционно-диффузионные мембраны отличаются от прочих химической формой связи компонентов разделяемой смеси и исходного материала мембраны. Химические реакции приводят к образованию новых веществ, участвующих в транспорте целевого компонента. Массоперенос компонентов разделяемой газовой смеси определяется не только внешними параметрами и особенностями структуры матрицы, но и химическими реакциями, протекающими в мембране. В подобных системах за счет энергетического сопряжения процессов диффузии и химического превращения возможно ускорение или замедление мембранного переноса, в определенных условиях возникает активный транспорт, т. е. результирующий перенос компонента в направлении, противоположном движению под действием градиента химического потенциала этого компонента. В сильнонеравновесных мембранных системах могут формироваться структуры, в которых возникают принципиально иные механизмы переноса, например триггерный и осциллирующий режимы функционирования мембранной системы. Обменные процессы такого рода обнаружены в природных мембранах, но есть основания полагать, что синтетические реакционно-диффузионные мембраны в будущем станут основным типом разделительных систем, в частности, при извлечении токсичных примесей из промышленных газовых выбросов. [c.14]

В реакционно-диффузионных мембранах, где возникают, мигрируют и распадаются промежуточные химические соединения, массоперенос описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений, решение которых неоднозначно и сильно зависит от степени неравновесностн системы при этом в результате сопряжения диффузии и химической реакции возможно возникновение новых потоков массы, усиливающих или ослабляющих проницаемость и селективность мембраны по целевому компоненту. При определенных пороговых значениях неравно-весности, в так называемых точках бифуркации, возможна потеря устойчивости системы, развитие диссипативных структур, обладающих элементами самоорганизации. Это характерно для биологических природных мембран, а также для синтезированных полимерных мембранных систем, моделирующих процессы метаболизма [1—4]. [c.16]

При положительном сопряжении (и>0) наиболее быстрый рост относительной скорости массопереноса наблюдается при высокой степени сопряжения в области отрицательных значений приведенной движущей силы 2 Х]1Х2). Согларно (1.11) и (1.10) знак сопряжения определяется только знаком перекрестного коэффициента Ь12- При положительном сопряжении двух векторных процессов, например фазового переноса и поверхностной или кнудсеновской диффузии в пористых мембранах, один поток увлекается вторым в том же направлении ( 12>0, [c.20]

Сопряжение обеспечивает ускоренный пассивный массоперенос в направлении, определяемом диффузией, при условии 2Х1К 1Аг>Ь, т. е. при для положительного сопряже- [c.25]

В газодиффузионных мембранах влияние матрицы на перенос массы определяется только характеристиками поровой структуры и, прежде всего функцией распределения пор. Свойства исходного материала не сказываются на кинетике процесса, хотя могут ограничивать область использования, рели спектр размеров пор достаточно широк, то в мембарне при заданных параметрах газовой смеси может одновременно реализоваться несколько режимов течения для каждого компонента. Если же учесть, что фильтрационный перенос и концентрационная диффузия не способствуют разделению смеси, то очевидно, что более целесообразны мембраны с монокапиллярной структурой типа пористого стекла Викор , в которых можно создать свободномолекулярный режим течения. Обсудим закономерности массопереноса при этом режиме. [c.54]

Для оценки коэффициента самодиффузии молекул в сорбированной фазе также могут быть использованы опытные значения коэффициента внутреннего массопереноса при адсорбции в области малых значений Р1Ру, где исключается влияние капиллярного переноса и объемной диффузии [1, 14, 19]. [c.63]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология