Диффузионный слой толщина при ламинарном течении

Пограничный слой неоднороден по толщине (рис. 3.9). Зона быстрого изменения концентрации обычно называется диффузионным пограничным слоем при ламинарном течении обтекающего частицу потока или диффузионным подслоем в случае турбулентного течения. Необходимо отметить, что толщина диффузионного пограничного слоя (или подслоя) бд значительно меньше толщины гидродинамического слоя бр и находится в пределах 5-10" —5-10 м (см. рис. 3.9). Известно, что молекулярный механизм переноса целевого компонента будет преобладать над конвективным на расстоянии, меньшем бд от поверхности обтекаемой частицы. Толщина диффузионного пограничного, слоя бд зависит также от величины коэффициента диффузии В. [c.75]

Диффузионный поток на вращающийся диск. Уравнение конвективной диффузии имеет наиболее простую форму для задачи о массопереносе к поверхности вращающегося с постоянной скоростью круглого диска, когда на его поверхности протекает гетерогенная химическая реакция. Важной особенностью вращающегося диска как поверхности реакции является то, что толщина гидродинамического пограничного слоя при ламинарном течении, а вместе с ней и толщина диффузионного пограничного слоя постоянны по всей поверхности диска, за исключением его краев. Это означает, что условия переноса вещества в любой точке поверхности диска одинаковы. Такие реакционные поверхности называют равнодоступными в диффузионном отношении [4]. Указанные особенности обусловливают использование вращающихся дисков, в частности, для изучения закономерностей химической кинетики [8]. [c.362]

Подчеркнем, что точные решения задач, связанных с массопередачей, получаются на основе гидродинамики, устанавливающей, что скорость жидкости или газа при обтекании твердого тела равна нулю на его поверхности. Далее в некотором пограничном слое тангенциальная составляющая скорости увеличивается и достигает значения, характерного для объема потока. Решение уравнений гидродинамики для ламинарного течения показывает, что толщина пограничного слоя обратно пропорциональна УЯе. Диффузионное сопротивление лежит в основном в пограничном слое, поэтому путь диффузии Д также обратно пропорционален У Яе. [c.263]

Для зернистого слоя катализатора промежутки между зернами могут условно рассматриваться как трубки, длина и диаметр которых одного порядка. Поэтому режим течения между зернами катализатора должен отличаться от нормального режима в трубах. Отсюда следует, что даже при общем ламинарном режиме эффективная толщина диффузионного слоя вокруг зерен катализатора может зависеть от критерия Рейнольдса, т. е. от линейной скорости потока. [c.391]

Движущей силой макродиффузии является наличие разности давлений или плотностей в отдельных участках системы. В этом случае перенос вещества, осуществляющийся струями жидкости или газа, зависит от характера движения последних, т. е. от гидродинамических и аэродинамических условий процесса. Движение жидкости или газа может быть ламинарным и турбулентным. При ламинарном течении жидкости или газа отдельные слои их перемещаются параллельно твердой поверхности, а перенос реагирующих веществ к реакционной зоне осуществляется за счет молекулярной диффузии. При переходе же к турбулентному режиму струи жидкости или газа начинают двигаться беспорядочно относительно твердой поверхности. При этом концентрации веществ в объеме жидкой (газообразной) фазы выравниваются быстро, а толщина диффузионного слоя уменьшается, вследствие чего константы скоростей диффузионных стадий процесса увеличиваются. Таким образом, переход от ламинарного режима к турбулентному при постоянстве других факторов благоприятствует переходу процесса в кинетическую область. [c.206]

В работах [107, 108] показано, что зависимость эффективности сегрегации примесей при управляемой кристаллизации от скорости перемешивания расплава проходит через максимум. Одно из объяснений указанной закономерности состоит в том, что с увеличением этой скорости время пребывания частицы или кристаллического зародыша основного вещества на фронте кристаллизации может оказаться меньше времени, необходимого для ориентации этой частицы на поверхности кристалла. Это приводит к образованию слабо упорядоченной твердой фазы, захватывающей маточный расплав или раствор. Кроме того, при интенсификации перемешивания ламинарный характер течения жидкости может смениться турбулентным. Образующиеся при этом вихревые потоки проникают в диффузионный слой, меняя его толщину и вызывая флуктуации температуры, а следовательно, и мгновенной скорости кристаллизации [72]. Следствием этого может быть периодическое частичное плавление кристалла и появление примесной полосчатости, которая качественно похожа на полосчатость, обусловленную концентрационным переохлаждением, вращением кристалла и другими причинами немонотонного распределения примеси в слитке, рассмотренными в разд. 2.3. [c.42]

Таким образом, в ламинарном режиме течения жидкости (Ке < Ке р) развитие диффузионного слоя подчиняется тем же закономерностям, что и в пустом канале (коэффициент пропорциональности к в зависимости -[Ке 8с(2/2/1)] для "плохих" сепараторов может быть меньше 1,85 вследствие эффекта экранирования [52, 61]) за исключением того, что длина установления существенно меньше соответствующей величины (0,05(7/2 0) для пустого канала. В турбулизованном режиме (Ке К р) вследствие появления пульсаций в ядре канала толщина ламинарного подслоя уменьшается с ростом Ке, вместе с этим происходит уменьшение длины установления диффузионного слоя, а его толщина изменяется пропорционально где п > 1/3. При Ке = и L = формулы для и должны давать одно и то же значение, поэтому имеет место связь [c.271]

Вращающиеся диски часто используют в электрохимических исследованиях, поскольку при ламинарном режиме течения такая поверхность оказывается равнодоступной , т. е. все ее точки характеризуются одинаковой толщиной диффузионного пограничного слоя (и одинаковым локальным коэффициентом массообмена). Теория массообмена между вращающейся поверхностью и движущейся средой при ламинарном и турбулентном режимах течения весьма подробно изложена в работе [133], где также рассмотрен вопрос о применении вращающихся дисков в электрохимии. [c.275]

Единственная равнодоступная поверхность, т. е. поверхность, где толщины гидродинамического и диффузионного пограничных слоев не зависят от координаты, — это поверхность вращающегося диска (рис. ХХП1. 2). Последний обычно используют для исследования кинетики процессов, происходящих на поверхности раздела твердое тело — жидкость в области ламинарного течения жидкости, что соответствует числу Рейнольдса Не = саг /у < 10 , где ш — угловая, а сог — линейная скорость г — радиус диска. [c.280]

Ламинарное течение. Эйкен решил эту задачу для более простого в математическом отношении, но реже встречающегося на практике случая ламинарного течения параллельно поверхности электрода. Нужно отметить, что значительно раньше Польхаузен решил математически эквивалентную задачу для процесса теплопередачи. Формула Эйкена была уточнена Левичем на основе результатов работы Кармана . При этом оказалось, что толщина пограничного диффузионного слоя для плоской поверхности электрода дается уравнением, эквивалентным уравнению Польхаузена [c.217]

Интересно еще качественно сравнить формулы для распределения концентраций и диффузионных потоков при ламинарном и турбулентном режиме течения. При турбулентном режиме толщина диффузионного подслоя весьма мала по сравнению с толщиной ламинарного пограничного слоя. Соответственно этому закон распределения концентрации с расстоянием от твердой стенки, вырамсаемый формулами (25,12) и (25,13), приводит к весьма резкому изменению концентрации вблизи стенки. На расстояниях, превышающих толщину концентрация практически слабо зависит от расстояния до стенки (в соответствии с формулой (24,11)), Таким образом, при переходе от ламинарного течения к турбулентному распределение концентрации в зависимости от расстояния должно становиться более крутым. Крутизна распределения должна быстро возрастать с увеличе/1нем числа Рейнольдса турбулентного потока. Последнее утверждение лучше всего иллюстрируется фотографиями, приведенными на рис. 28 и 29. Фотографии эти, заимствованные из цитированной выше работы Лина, Мультона и Патнэма, представляют интерферометрическое измерение распределения концентрации вблизи электрода, обтекаемого турбулентным потоком. Электрод представлял часть стенки трубы, через которую прокачивался раствор. Первая фотография относится к числу Рейнольдса Re==2000, вторая — к Re = 7200. [c.156]

Толщину диффузионного слоя у поверхности мембраны со "стороны исходного раствора бс оценивали следующим способом. По известным аппроксимационным уравнениям Дрезнера [73, 74] для ламинарного течения раствора в плоском канале с отсосом через пористые стенки находили значения концентрационной поляризации мембраны КП = Спов, /Сол—1 (где Спов.п-—концентрация иона-на поверхности мембраны. Соя — концентрация иона в объеме исходного раствора) на различном удалении от входа в канал при обратном осмосе раствора Na I. [c.120]

Так как при электроосаждении применяется перемешивание, ванну с рабочим раствором можно рассматривать как емкость с постоянной концентрацией [16]. Разность концентраций наблюдается лишь на фазовой границе, где имеется двойной диффузионный слой (слой Нернста). В этом квазистациоиарном слое частицы транспортируются за счет диффузии, возникающей за счет градиента концентрации из-за разрядки ионов на электроде и перемещения протонов к катоду, а также миграции ионов под влиянием электрических сил. Толщина диффузионного слоя зависит от гидродинамических сил. В случае параллельно плоских поверхностей и ламинарного течения толщина двойного электрического слоя выражается соотношением [c.19]

V и координаты х. В случае течения жидкости в трубе нарастание толщины пограничного слоя происходит на начальных участках трубы. После того, как сформировался пуазейлев-ский профиль ламинарного течения, все точки круглой трубы становятся равнодоступными. Вращающийся диск также обладает свойством равнодоступности, поскольку на всей его поверхности толщина диффузионного пограничного слоя постоянна. В связи с этим вращающийся диск — удобный метод точного исследования диффузионных процессов. [c.59]

В промышленной практике твердые тела, представляющие собою гладкие плоские пластины или тела хорошо обтекаемой формы, встречаются сравнительно редко. Чаще обтекание тел реальной формы происходит с отрывом пограничного слоя (см. рис. 1.5), и характер течения на лобовой части тела и в кормовой области существенно различен. Если частица необтекаемой формы не слишком велика, то пограничный слой по мере увеличения толщины не успевает турбулизоваться до точки отрыва, и диффузионный поток на переднюю часть тела можно рассчитывать по соотношениям для ламинарного пограничного слоя (1.37), (1.38) и т. д. Ниже точки отрыва в кормовой области (О л/2) течение жидкости носит неупорядоченный характер. [c.31]