Ламинарные реакции

Рис. У-З. Реакция при. ламинарном потоке в цилиндрической трубе (Со и и —на входе в

Кинетику превращений в системе жидкость (газ) — жидкость рассмотрим на примере абсорбции газа жидкостью с одновременной химической реакцией, считая, что реакция проходит только в жидкой фазе. До сих пор для количественного описания таких превращений широко используется пленочная теория Льюиса и Уитмена. Согласно этой теории, по обе стороны межфазной поверхности газ —жидкость существуют ламинарные пограничные пленки. Несмотря на то, что пленочная теория гидродинамически обоснована только для газа, она проста и удобна в применении. Предполагается, что вне пределов пограничных плепок изменения концентраций реагентов в направлении, перпендикулярном к межфазной поверхности, отсутствуют, а на поверхности контакта фаз между концентрациями абсорбируемого компонента в жидкости и в газе устанавливается динамическое равновесие. В состоянии такого равновесия зависимость между парциальным давлением газообразного компонента и его концентрацией в жидкой фазе выражается законом Генри. Принятая модель процесса используется при изотермических условиях его проведения. [c.250]

Рис. 1Х.22. Отношение степени полноты реакции в ламинарном потоке к стенени полноты реакции в режиме идеального вытеснения для необратимой реакции первого II второго порядка.

Константа скорости реакции к = 0,4 (кмоль-с), начальная концентраций исходного вещества Сд = 0,25 кмоль/м средняя скорость потока у = 0,1 м/с. Режим движения жидкости ламинарный. Определить среднюю степень превра- щения и сравнить ее с предельным значением а при полном вытеснении. [c.331]

При определении оптимального времени контакта и условий закалки очень важно установить, где образуется ацетилен — в зоне горения или за пламенем. Этот вопрос важен с технологической точки зрения, так как определяет время реакции, зависящее в этом случае не только от времени контакта (о бъем реактора расход), но и от формы и размеров пламени. Определение зоны, в которой происходит конверсия в ацетилен, определяет конструкционные характеристики горелки, гидродинамические характеристики потока газов (ламинарный или турбулентный), место ввода охлаждающей воды для замораживания равновесия и т. д. [c.112]

Результаты исследований химических реакций, протекающих в предпламенной зоне, нельзя объяснить на основании тепловой или диффузионной модели ламинарного горения. Для объяснения полученных результатов и построения модели процесса ламинарного горения открываются новые возможности, если допустить, что предпламенные процессы являются следствием пламенных фотохимических реакций. Открытие многофотонного, многочастотного поглощения ИК-излучения служит достаточным основанием для такого допущения. [c.122]

На основании представлений, связывающих предпламенные превращения с фотохимическими реакциями, индуцируемыми излучением пламени, можно представить процесс ламинарного горения (распространения пламени) в виде авторегулируемого химического процесса (АХП) согласно схеме [c.122]

При реакции, в которой кроме новой твердой фазы появляется газообразный продукт, необходимо учитывать диффузию этого продукта через слой прореагировавшего зерна и ламинарную газовую пленку, окружающую зерно. [c.263]

Если предположить, что сопротивление диффузии через пленку продукта и сопротивление химической реакции незначительны по сравнению с сопротивлением диффузии в ламинарной газовой пленке, то последнее будет оказывать решающее влияние на скорость превращения. [c.263]

Когда пленка продукта реакции плотная и число пор в ней невелико, сопротивление переносу газообразного реагента на этом этапе значительно выше сопротивления диффузии в ламинарной пленке около зерна. В таких случаях сопротивление газовой пленки можно не учитывать. Необходимо также указать, что сопротивление диффузии через пленку продукта и сопротивление химической реакции не зависят от скорости основного потока газа. [c.268]

Когда пленка продукта отсутствует и размер зерен изменяется в ходе реакции, определение сопротивления превращению упрощается. Поскольку поверхность реакции и поверхность, к которой диффундирует компонент А через газовую ламинарную пленку, [c.269]

По сравнению с полным вытеснением ламинарный поток приводит к снижению выхода реакции приблизительно на 8%. [c.331]

Если на скорость превращения решающее влияние оказывает диффузия (например, реагентов через ламинарную пограничную пленку к зоне реакции), то в наиболее простом случае это явление описывается зависимостью, следующей из первого закона Фика [c.351]

При недостаточной турбулентности потока в реакторах вытеснения возникает разница во времени пребывания реакционной смеси по поперечному сечению аппарата. При ламинарном потоке профиль скоростей по сечению реактора является параболическим с максимумом скорости в вершине параболы, превышающей вдвое среднюю скорость скорость постепенно уменьшается по направлению к стенке, у которой она равна нулю. Несмотря на то что среднее время пребывания смеси в аппарате при параболическом профиле скоростей такое же, как и при равномерном профиле" , степени превращения в обоих случаях неодинаковы. Более продолжительное время пребывания некоторых молекул в реакторе не всегда компенсируется менее продолжительным временем пребывания других молекул. Кроме того, положение усложняется наличием диффузии. Вследствие более длительного времени пребывания у стенок образовавшиеся там продукты реакции обладают сравнительно высокой концентрацией и диффундируют к центру реактора, в то время как исходные веш,ества [c.150]

Неравномерное протекание реакции вследствие влияния распределения скоростей в поперечном сечении потока может вызывать нежелательные эффекты. При полимеризации вязких смесей в ламинарном потоке будет наблюдаться более неравномерное распределение полимеров по молекулярной массе, чем в реакторах с хорошим перемешиванием. Это будет отражаться на некоторых физических свойствах продуктов, например изменяется интервал температур размягчения. В случае протекания побочных или последовательных реакций деполимеризации неточность определения времени реакции может вызывать такие серьезные трудности, что окажется необходимым перейти от реакторов выт не-ния к какой-нибудь конструкции реакторов с мешалками. [c.152]

У-2-1. Физическая абсорбция. При отсутствии реакции по результатам опытов в колоннах с орошаемой стенкой или с ламинарной струей можно определить [используя уравнения (IV,9) или (IV,14)] величину произведения А У О а- Если растворимость газа известна или определена специально, то отсюда можно найти значение его коэффициента диффузии Оа в растворе. [c.90]

Пример IV-2. Двуокись углерода абсорбировали в ламинарной струе раствором, в котором она подвергалась реакции первого порядка. Общая площадь поверхности струи равна 1,5 см . Вычислить А УОл и k , используя следующие данные [c.93]

Сполдинг используя ламинарную струю (см. раздел IV-1-4), абсорбировал хлор водными растворами, изменяя pH при 25 °С. При pH > 12,5 очень быстрая реакция между lj и ОН становится более важной, чем реакция гидратации (Х,4б), и скорость абсорбции лимитируется диффузией С1г и ОН к реакционной зоне под поверхностью жидкости. Когда pH составляет 12,6 (это соответствует [0Н ] = 0,04 моль л) и выше при времени экспозиции не ниже 0,03 сек, реакция ведет себя как бесконечно быстрая , и коэффициент ускорения равен 2,0. В соответствии с изложенным в разделе III-3-3 условие, при котором реакцию можно считать бесконечно быстрой, выражается [c.251]

При наличии радиального градиента температуры концентрация и температура как функции осевого и радиального положения точки могут быть получены решением системы уравнений (И, 22), (П,23). В этом случае для каждого сечения реактора следует принимать среднюю величину скорости реакции. В случае ламинарного режима концентрация является функцией осевого положения и радиального градиента температуры даже при изотермическом процессе. При этом профиль скоростей потока обычно имеет параболическую форму. [c.152]

Выбранные размеры должны были позволить исследовать о)гая-" ние скорости потока на скорость реакции и теплообмен в трех режимах— ламинарном, турбулентном и промежуточном. В качестве катализатора применялась медь, нанесенная на поверхность носителя. Диффузия в порах катализатора влияния на процесс не оказывала. После ориентировочного определения размеров аппарата следовало проверить, достаточен ли выбранный объем слоя и не может ли произойти нежелательный рост температуры. [c.179]

Переход от ламинарного режима к турбулентному оправдан только в том случае, когда скорость реакции определяется массообменом. Время пребывания газа в реакторе зависит от скорости подъема пузырей. Его можно продлить, увеличивая высоту подъема, но в таком случае меняется продольная диффузия и распределение времени пребывания. [c.360]

Характер потока пламени может быть ламинарным или турбулентным. Если течение ламинарное внутри и вне фронта пламени, то устанавливается узкая реакционная зона, определяемая химической реакцией и процессом ламинарного переноса. При турбулентном течении пламени зона реакции утолщается и кажущаяся скорость распространения пламени увеличивается. [c.64]

В системе без иеремешивания элементы объема не взаимодействуют при поступлении в реактор они сохраняют свои индивидуальные свойства и при выходе из него. Это возможно, например, в реакторах с ламинарным потоком, если молекулярной диффузией между различными струями потока можно пренебречь. Слабое перемешивание потока между входом и выходом также увеличивает растянутость времени пребывания. В таких системах часть вещества находится в мертвых зонах, за счет которых общий реакционный объем увеличивается, но основной поток почти не затрагивает их. В этих зонах реакция почти полностью завершена и скорость превращения очень мала. [c.92]

Скорость массопередачи увеличивается благодаря химической реакции на рис. У-З, например, градиенты концентраций компонента А на границе раздела фаз возрастают в направлении 1—2—3 так же, как увеличивается скорость реакции. Многие исследования в этом направлении показывают, что отношение скорости массопередачи в системах, где протекает химическая реакция, к скорости физической массопередачи не зависит от механизма собственно массопередачи. Это дает возможность почти количественно исследовать влияние химической реакции на массопередачу, основываясь на простейшей, но нереальной модели стационарной диффузии через ламинарную пленку. [c.162]

Решение. В случае быстрых реакций размер трубчатого реактора, начиная с определенной длины, достаточной для обеспечения хорошего смешения взаимодействующих веществ, уже не играет роли. Для очень вязких сред, а также для ламинарного течения эта минимальная длина может быть весьма велика. Однако на практике удовлетворительное смешение достигается, как правило, уже при длине трубы, равной нескольким диаметрам. [c.320]

Если режим движения жидкости ближе к турбулентному, чем к ламинарному, то, кроме рассмотренных выше факторов, следует учитывать также и влияние турбулентной диффузии. Значение коэффициента турбулентной диффузии во всем объеме реактора, за исключением его части, непосредственно прилегающей к стенке, как правило, значительно больше значения коэффициента обычной молекулярной диффузии, и его величина возрастает с увеличением числа Рейнольдса В этом случае радиальная компонента оказывает также положительное воздействие, поскольку она компенсирует эффекты, препятствующие применению простого метода расчета, описанного в 2.2 и основанного на модели идеального вытеснения среды. В ряде работ [22—29] показано, в каких случаях продольная турбулентная диффузия влияет обратным образом и исключает возможность исиользования модели идеального вытеснения. В недавно опубликованных работах Левеншпиля [30], Крамерса и Уэстертерпа [9] приводятся интересные обзоры по данному вопросу. В первом приближении для простых реакций можно принять, что, если [c.60]

Упражнение IX.30. Покажите, что функция распределения времени пребывания в трубчатом реакторе при ламинарном режиме течения имеет вид 2z /0 (где 0р — время нрохождения любого элемента потока и — минимальное время нрохождения). Диффузией, входным и концевым эффектами можно ирепебречь. Покажите отсюда, что степень превращения в реакции второго порядка с константой скорости к равна 2i 1 In [В/(В 4- 1)] . Здесь В = = akt па — исходная концентрация обоих реагентов. [c.290]

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]

Поверхность раздела ламинарных струй находится в пределах 0,3—10 см , а время диффузии от 0,01 до 0,1 сек. Теоретические расчеты скорости абсорбции в ламинарных струях удовлетворительно подтверждаются экспериментально для хорошо отрегулированной струи. Были успешно проведены исследования химической абсорбции в услО ВИЯХ, приближенных к режиму быстрой реакции [6—10]. [c.93]

Шарма и Данквертс [15] изучили систему СОг — моноизопро-паноламин в ламинарной струе. Наблюдались типичные свойства быстрой реакции. Следовательно, может быть вычислена константа скорости реакции псевдопервого порядка. Полагая механизм реакции, строго аналогичный рассмотренному в разделе (13.1) , Шарма и Данквертс рассчитали величины которые оказа- [c.153]

Некоторое представление о влиянии указанных факторов можно получить из анализа реакции первого порядка без учета диффузии в радиальном и ссевом направлЕниях. Закон распределения скоростей для ламинарного потока выражается уравнением Пуагейля [c.151]

Пример 1У-3. При абсолютном давлении 4,6 мм рт. ст. и температуре 20 °С раствор, содержащий 0,05 моль1л моноэтаноламина, абсорбирует сероводород в ламинарной струе. При этом протекает реакция, которую можно считать мгновенной и необратимой [c.95]

Астарита и др. указывают на возможные трудности и ошибки прн использовании реакции окисления сульфита для определения межфазной поверхности. По-видимому, в ходе реакции на поверхности жидкости может образовываться жесткий поверхностный слой. Это оказывает влияние на абсорбционный процесс, уменьшая эффективную поверхность. Такое явление может наблюдаться, например, при работе с ламинарными струями или в ячейках с мешалкой, погруженной в глубь жидкости. В работе Рейта подобный эффект был устранен путем использования устройства нижнего конца колонны с орошаемой стенкой, рекомендованного Робертсом и Данквертсом и описанного в разделе IV-1-3. [c.259]

Джавери и Шарма исследовали абсорбцию кислорода растворами дитионита натрия (N328204). Было установлено, что реакция имеет первый порядок по дитиониту при содержании последнего менее 0,08 моль л и второй порядок — при более высоких его концентрациях. При всех концентрациях дитионита реакция имеет нулевой порядок по кислороду. Скорость реакции такова, что ее удобно изучать в лабораторных моделях с механически перемешиваемой жидкостью или с ламинарной струей, причем скорость абсорбции единицей поверхности в условиях режима быстрой реакции /п-го порядка можно определить по уравнению (V,59в). [c.259]

Бабак В. Н., Холпанов Л. П., Малюсов В. А., Жаворонков Н. М., в сб. Тепло- и массоперенос , т. 4, Минск, 1972, стр. 227. Установившийся массообмен в системе жидкость—газ в условиях ламинарного нисходящего прямотока, осложненный химической реакцией псевдопервого порядка. [c.268]

Необратимая реакция первого порядка протекает в длинном цилиндрическом реакторе. Объем, температура и вязкость не изменяются. В частном случае для модели идеального вытеснения степень превращения равна 86,5%. Какова будет степень превр1ащ Н11я при ламинарном потоке (диффузией можно пренебречь) [c.79]

Для двухфазных газо-жидкостных и жидкость-жидкостных систем величина для дисперсной фазы определяется не объемной скоростью потока, а зависит от гидродинамических режимов потоков. Области существования последних определяются отношением объемных скоростей дисперсной и сплошной фаз. Для реакций под повышенным давлением, которое обычно применяется в случаях газо-жидкостных каталитических реакций, наиболее часто встречается режим пузырькового течения. В этом случае скорость всплывания пузырей определяется разностью плотностей сплошцой и дисперсной фаз, диаметром пузыря, зависящим от типа и размера распределительного устройства и от величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз. В качестве примера формулы, видимо, приемлемой для расчета колонных аппаратов с суспендированным катализатором, можно привести приближенную формулу для скорости всплывания пузырьков в объеме жидкости при ламинарном движении [26] [c.303]

В реакторе с потоком вязкой жидкости режим пдеального вытеснения возможен при эффективном радиальном массопереносе. Это наблюдается, например, при ламинарном потоке через изогнутые трубы (см. стр. 109). Ховарка и Кендолл Ь2 показали, что за счет установки перегородок внутри трубчатого реактора удается увеличить конверсию при протекании реакций второго порядка в ламинарном потоке. При химическом превращении высоковяаких материалов вязкость потока зависит от степени превращения. Вследствие того, что в таких системах вязкость около стенок трубы очень высока, большая часть загрузки проходит через центральную часть трубы, и может возникнуть значительная поперечная циркуляция. [c.102]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология