Ядро в фазах при массопередаче

На рис. 10.9 изображено изменение концентрации вещества С в одной из фаз (явления в другой фазе пока не рассматриваются взаимодействие фаз — предмет массопередачи). Примыкающая к границе (7) фазового раздела область, в которой наблюдается изменение С нормально к границе, называется диффузионным пограничным слоем. Изменение концентрации от значения на границе до С в ядре фазы происходит плавно. Для удобства анализа и расчета вводят понятие о модельной пограничной пленке с четкими границами и определенной толщиной 5д считают, что в этой пленке сосредоточено все изменение концентрации от С до С, а за пределами пленки (в ядре) концентрация постоянна. Диффузионная пограничная пленка аналогична тепловой (ее толщина т) и ламинарному пристеночному слою (5и) во всех этих пленках невелика роль турбулентного переноса (количества движения, теплоты, вещества), доминирует вклад молекулярного переноса — вязкость, кондукция, а в изучаемых здесь явлениях — диффузия. В общем случае толщина диффузионной пленки 5д не совпадает с и и 8р количественная оценка связи между ними дана в разд. [c.774]

Согласно схеме (рис. 10-1, в), реакция протекает параллельно массопередаче, поток вещества через границу раздела фаз как бы разветвляется . Одна часть вещества диффундирует в ядро фазы не прореагировав, другая—успевает прореагировать. В зависимости [c.382]

Рассматривая совместно уравнения диффузии для газовых и жидкостных систем и материального баланса, можно получить математическое описание массопередачи в многокомпонентных двухфазных системах. При этом следует учитывать состояние поверхности раздела фаз, определяемое гидродинамическими условиями взаимодействия потоков и их физическими свойствами. Если предположить, что на поверхности раздела фаз существуют ламинарные пленки, а в ядре потоков — развитый турбулентный режим, то основное сопротивление массопередаче будут оказывать диффузионные сопротивления жидкой и газовой пленок, находящихся на границе раздела фаз. В пределах каждой из этих пленок для описания диффузионного переноса вещества могут быть использованы уравнения (П1, 87), (П1, 94), определяющие диффузионный транспорт компонентов для каждой из фаз. [c.215]

Коэффициент массопередачи характеризует массу вещества, переходящего из одной фазы в другую в единицу времени через единицу поверхности контакта фаз при движущей силе процесса, равной единице, нижний индекс А характеризует способ выражения движущей силы процесса А, которая может быть выражена в любых единицах. Однако независимо от этого А = С — С, где С — фактическая концентрация в ядре потока одной из фаз, а С — равновесная концентрация в той же фазе. Если С > С , [c.222]

Удаление влаги из материала при сушке согласно основным положениям массопередачи осуществляется следующим образом. Влага из толщи влажного материала перемещается к поверхности раздела фаз за счет массопроводности. От поверхности раздела фаз влага передается в ядро газового потока за счет конвективной диффузии. Как было показано А. В. Лыковым, процесс массопроводности во влажном теле подчиняется следующему закону [c.421]

Если одна из фаз — твердое вещество, процесс массопередачи будет протекать по схеме, представленной на рис. 1. 10 (рассматривается случай перехода вещества из твердой фазы в жидкую или газообразную) концентрация внутри твердого вещества уменьшается по направлению к поверхности раздела фаз, причем движение передаваемого вещества происходит по законам так называемой массопроводности у поверхности твердой фазы имеется пограничная пленка жидкости или газа (только одна), внутри которой происходит молекулярная диффузия на внешней границе пленки концентрация выравнивается с концентрацией в ядре потока жидкости или газа за счет конвективной и молекулярной диффузии. [c.37]

Решение. Для решения задачи необходимо сначала определить коэффициент массоотдачи в газовой фазе. Так как сопротивление со стороны жидкой фазы при испарении жидкости отсутствует, то найденный коэффициент и будет представлять собой коэффициент массопередачи. Скорость увлажнения воздуха определим умножением вычисленного коэффициента массопередачи на разность концентраций водяного пара у поверхности жидкости и в ядре потока газа (при входе в колонну) и на поверхность контакта фаз, соответствующую 1 м высоты колонны. [c.288]

Движение массы от центра (ядра) одной фазы к межфазной поверхности (или в обратном направлении) носит название массоотдачи, движение же массы от ядра одной фазы к ядру другой фазы обычно называется массопередачей. [c.291]

В случае протекания в жидкой фазе химической реакции, сопровождающей абсорбцию, общий козффициент абсорбции, отнесенный к жидкостной пленке, обычно будет больше, чем достигаемый при простой физической абсорбции. Однако при очень медленно протекающих реакциях (например, реакция двуокиси углерода с водой) растворенные молекулы успевают, по-видимому, продиффундировать в основное ядро жидкости до начала химической реакции, и общий коэффициент массопередачи увеличится лишь незначительно. В этом случае определяющим фактором является сопротивление жидкостной кленки можно предположить, что на поверхности раздела фаз жидкост . находится в равновесии с газом и коэффициент массопередачи зависит от разности молярных концентраций СО 2 на поверхности раздела фаз и в основном ядре жидкости. [c.15]

В модели обновления поверхности контакта фаз принимается наличие циркуляционных токов на границе раздела фаз и поэтому считается, что на массопередачу в пограничном слое кроме молекулярной диффузии существенное влияние оказывает также фактор обновления поверхности контакта фаз турбулентными вихрями, которые переносят частицы потока, обогащенные диффундирующим компонентом, с поверхности контакта фаз в ядро потока. [c.76]

Хигби рассмотрел случай, в котором массопередача осуществляется турбулентными вихрями из ядра одного потока к границе раздела фаз. Дальнейший переход компонента от границы в ядро потока другой жидкости идет за счет кратковременных периодов нестационарной молекулярной диффузии. Средняя скорость массопередачи зависит от времени существования вихря на поверхности раздела и полного количества диффундирующего компонента. [c.145]

При расчете движущей силы процесса массопередачи в случае противоточного контакта фаз предполагают, что жидкость стекает, а пар поднимается равномерно по всему свободному сечению аппарата. Считают также, что концентрация имеет одно и то же значение для любой точки поперечного сечения потока фазы, т. е. любое поперечное сечение колонны характеризуется концентрацией в ядре потока жидкой фазы X и концентрацией в ядре потока паровой фазы У. [c.79]

Значительный интерес представляют результаты экспериментального исследования, проведенного на модели с кольцевым зазором и внутренним вращающимся цилиндром [151]. Был исследован процесс массопередачи в газовой фазе при испарении в воздух паров воды, н-гептана и ртути. Основные закономерности переноса вещества авторы связывают с вихрями Тейлора, интенсивность которых определяется числом Та. В работе справедливо отмечается несоблюдение для рассматриваемой модели аналогии между переносом импульса и вещества, поскольку импульс переносится от вращающегося кольца к стенке неподвижного цилиндра, а поток вещества транспортируется с поверхности стекающей пленки в ядро газового потока. Для корреляции полученных экспериментальных данных авторами было предложено уравнение [c.54]

Максимальное значение функции составляет 2,4472. Некоторое различие уравнений (П.55) и (11.56) объясняется прежде всего неполной аналогией двух процессов — теплопереноса от вращающегося цилиндра к стенке неподвижного цилиндра и массопередачи из ядра газового потока к поверхности раздела фаз между жидкостью и газом. [c.97]

Кинетические закономерности процесса экстракции определяются основными законами массопередачи. Поскольку при экстракции происходит массообмен между двумя жидкими фазами, распределяемое вещество переходит из одной жидкости в другую. Для развития поверхности фазового контакта обычно одну из жидкостей диспергируют до капель определенной величины. Таким образом распределяемое вещество переходит из сплошной фазы к поверхности капли и затем внутрь ее или из капли через поверхность раздела фаз в ядро потока сплошной фазы. Рассмотрим три случая. [c.328]

Удаление влаги из материала при сушке, согласно основным положениям массопередачи, осуществляется следующим путем. Влага из толщи влажного материала (рис. 16.13) перемещается к поверхности раздела фаз за счет массопроводности. От поверхности раздела фаз влага передается в ядро газового потока за счет конвективной диффузии. [c.408]

Процесс массопередачи теснейшим образом связан со структурой турбулентного потока в каждой фазе. Как известно из гидродинамики (см. стр. 47), при турбулентном движении потока у твердой стенки образуется пограничный слой. Аналогично в каждой фазе различают ядро, или основную массу фазы, и пограничный слой у границы фазы. В я д р е вещество переносится преимущественно турбулентными пульсациями и концентрация распределяемого вещества, как показано на рис. Х-5, в ядре практически постоянна. В пограничном слое происходит постепенное затухание турбулентности. Это выражается все более резким изменением концентрации по мере приближения к поверхности раздела. Непосредственно у поверхности перенос сильно замедляется, так как его скорость уже определяется скоростью молекулярной диффузии. В этой области наблюдается наиболее резкое, близкое к линейному, изменение концентрации вплоть до границы раздела фаз (см. рис. Х-5). [c.395]

Моделирование газожидкостных реакторов с механическим перемешиванием проводится в настоящее время, как правило, в рамках моделей идеального смешения, где основное внимание уделяется межфазным процессам, удерживающей способности по газовой фазе, изменению подводимой мощности и времени смешения за счет энергии газов и т. д. При этом процессы хемосорбции анализируются отдельно от процессов массопередачи в реакторе [305, 306]. Для такого подхода необходимо иметь достаточную априорную информацию о значениях концентрации реагентов в ядре жидкости, толщине диффузионной пленки и т. д., что на практике не всегда оказывается возможным. [c.218]

Случаи, описываемые формулами (3.41) и (3.42), различаются тем, что в первом из них (зона реакции находится на поверхности раздела фаз) коэффициент массопередачи учитывает сопротивление только фазы I, а во втором (зона реакции находится на границе с ядром потока фазы II) коэффициент массопередачи учитывает сопротивление обеих фаз (А" <1)1/61). [c.125]

Двухпленочная теория (теория пограничных пленок) предполагает, что по обе стороны поверхности соприкосновения фаз в турбулентном потоке образуются устойчивые ламинарные пленки жидкости, препятствующие образованию вихрей у границы раздела фаз. Вещество, диффундирующее из ядра одно фазы в ядро другой фазы, проходит через ламинарные пленки в результате молекулярной диффузии. Диффузионное сопротивление молекулярной диффузии определяется только сопротивлением ламинарных пленок, имеющих конечную толщину. Уравнение скорости массопередачи имеет вид [c.76]

В одной из моделей механизм массопередачи упрощенно представляется следующим образом (рис. 9). Предполагается, что с обеих сторон от поверхности соприкосновения фаз в каждой фазе образуются неподвижные или ламинарнс движущиеся диффузионные слои (пленки), отделяющие пов(фхность соприкосновения от ядра потока соответствующей фазы. Ядро фазы — основная масса фазы, где происходит интенсивное перемешивание. Принимается, что вследствие I-нтенсивного перемешивания в ядре фазы концентрация распзеделяемого вещества в нем практически постоянна. Перенос вещества в ядре фазы осуществляется преимущественно за сче-- конвекции, т. е. движущимися частицами гасителя (распределяющей фа- ы) и распределяемого (целевого) вещества. [c.52]

Принцип аддитивности фазовых сопротивлений нельзя надежно использовать до гех пор, пока надлежащим образом не определены все сопротивления. Если на границе раздела фаз имеется ПАВ, то необходимо учитывать диффузионное сопротивление пов-сти раздела. Кроме того, наличие ПАВ меняет гидродинамич. структуру потока вблизи границы раздела, что отражается на величине или Р ,, либо обоих коэф. одновременно. Даже когда пов-сть чистая, под воздействием массопередачи может возникнуть поверхностная конвекция, к-рая значительно повышает преим. р , но может отразиться и на Р ,. Конвективные потоки на пов-сти в виде регулярных структур появляются вследствие возникновения локальных градиентов поверхностного натяжения (эффект Марангоии), из-за естеств. конвекции вследствие разности в плотностях у границы раздела и в ядре фазы н по ряду др. причин. [c.657]

Превращение исходных углевбДбрбДбв в образующиеся при катали- гическом гидрировании продукты состоит из ряда последовательных стадий 1) диффузия реагирующих компонентов из основного ядра фазы к поверхности катализатора 2) адсорбция реагирующих компонентов на активных центрах поаерхности катализатора 3) протекание реакции на поверхности катализатора 4) десорбция продуктов реакции 5) диффузия десорбированных продуктов с поверхности катализатора в основное ядро потока. В большинстве случаев сырье для каталитического крекинга характеризуется сравнительно низкой испаряемостью и поэтому при обычных условиях гидрирования оно лишь частично находится в параЬбразнОМ состоянии. В этих условиях скорости некоторых реакций, очевидно лимитируются коэффициентами массопередачи. При медленных реакциях на поверхности катализатора влияние скорости диффузии проявляется слабее, чем прл быстро протекающих реакциях. [c.211]

Массопередача через плоскую границу. Строго говоря, этот случай может реализоваться только в идеализированных условиях, например при изучении массопередачи в диффузионных ячейках Льюиса или подобных им приборах, которые широко используются для исследований механизма процессов массообмена и химических реакций при экстракции. В них массопередача осуществляется через плоскую, относительно спокойную и потому слабообновляемую границу раздела фаз. В то же время жидкости каждой из фаз достаточно интенсивно перемешиваются мешалками. Лишь при каком-то критическом значении числа Ке для мешалки начавшееся волнение поверхности завершается ее разрывом и образованием эмульсии. Все это указывает на то, что силы межфазного натяжения до этого момента уравновешивают инерционные силы элементов жидкости, т. е. гасят турбулентность, которая развивается в ядрах фаз. [c.163]

Для трактовки полученных результатов рассмотрим схему процесса массообмена между жидкостью и газом (рис. 9). Так как перенос водорода в газовой и жидкой фазах осуществляется конвекцией, то в каждом данном сечении ядра фаз в условиях стационарного процесса концентрация водорода постоянна. В наших опытах концентрация водорода в газовой фазе была больше концентрации водорода в жидкой фазе. Согласно двупленочной теории массопередачи на поверхности раздела фаз образуются два пограничных слоя, в которых перенос вещества осуществляется конвекцией и диффузией. В каждом из пограничных слоев происходит рез- кое изменение концентрации вещества, но при установившемся процессе на границе раздела фаз достигается концентрация насыщения. Пограничные слои могут оказывать различное сопротивление переносу вещества. [c.88]

Согласно теории Уитмана и Льюиса, в ядре потока концентрахщя постоянная и процесс переноса описывается одномерным стационарным уравнением молекулярной диффузии в тонких пленках при условии фазового равновесия на границе раздела жидкость - жидкость или жидкость - газ. Скорость массопередачи по каждой из фаз определяется выражением (4.3), в котором частные коэффициенты массопередачи равны К1 =1)1/61 и К2 =02182, где >1, /)2, 51, 2 - коэффициенты диффузии и поперечные размеры пленок соответствующих фаз (см. рис. 4.1). Пленочная теория не дает методов для определения толщин пленок 5, и 62, которые зависят от физико-химических свойств жидкостей и гидродинамических условий протекаемых процессов. [c.173]

Проведем аналогию с процессом теплопередачи. Величина коэффициента скорости процесса (общего коэффициента теплопередачи) зависит от условий перехода тепла от одной среды к разделяющей стопке и от стенки к другой среде. Эти условия характеризуются днумя коэффициентами теплоотдачи, величина которых в свою очередь определяется по опытным данным, обработанным в виде критериальных зависимостей. Точно так же и величина коэффициента массопередачи должна зависеть от условий перехода вещества из ядра одного потока к поверхности раздела фаз и от этой поверхности в ядро другого потока. Эти условия принято отражать в двух коэффициентах массоотдачи. [c.32]

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]

Определяя коэффициенты м соотдачи в каждой фазе (частные коэффициенты массопередачи ] как отношение плотности диффузионного потока к разности концентраций компонента в ядре потока и на поверхности контакта фаз, уравнение массопередачи в бинарных смесях запишем в Ъиде [c.65]

Все гетерогенные процессы массопередачи включают стадии переноса вещества в пределах одной фазы, перехода вещества из одной фазы в другую через поверхность раздела и стадии распределения вещества в другой фазе. При рассмотрении механизма массопереноса через границу раздела фаз в системах газ — жидкость, газ — твердое тело или жидкость — твердое тело различают центральную часть потока, или ядро п ото к а, и ди ф ф у 3 и о н н ы й слой, нсносред-свенно соприкасающийся с поверхностью. [c.158]

Коэффициенты массопередачи Кх и Ку выражают в общем виде скорость массообмена независимо от механизма процесса массообмена, а обратные нм величины /Ку и Ку — общее сопротивление массопередачи. При переходе распределяемого между фазами компонента нз одной фазы в другую этот компонент должен быть перенесен конвективными токами и диффузией из ядра потока данной фазы к поверхпости раздела фаз, и далее диффузией и конвективными токами перенесен от поверхности раздела фаз в ядро другой фазы. Тахим образом, в общем случае сопротивление массопередачи рассматривается состоящим нз двух величин сопротивления в паровой (или газовой) фазе и сопротивления в жидкой фазе [4]. Обработку экспериментальных данных при этом произво- [c.94]

Механизм процесса массопередачи, согласно взглядам Данквертца, Р. Трейбал [1491 описывает следующим образом ... вихри непрерывно переносят элементарные объемы жидкости из ядра потока с постоянной концентрацией С А К поверхности раздела фаз, здесь вихри задерживаются весьма короткий промежуток времени, в течение которого распределяемое вещество проникает в жидкость в стандартных условиях молекулярной диффузии. По истечении короткого времени пребывания данный вихрь уносится в основной объем и замещается новым вихрем, смывающим поверхность раздела . [c.14]

В некоторых случаях экспериментальные результаты, полученные при аналогичных условиях, приводили разных авторов к различным значениям коэффициента массопередачи. Обычно для объяснения подобного рода расхождений экспериментальных данных предполагалось, что пониженное значение коэффициента массопередачи связано со случайным наличием в используемой аппаратуре поверхностно-активных вегцеств. В этой связи было бы полезно учесть влияние поверхностного натяжения на границе фаз на скорость массопередачи. Подобная попытка была предпринята в работе Тимсона и Дюнна [12]. Благодаря вязкому трению поверхностный слой капли смещается по направлению движения сплошной фазы и концентрация поверхностно-активных веществ в слое уменьшается, вследствие чего вдоль поверхности капли возникает градиент поверхностного натяжения, что в свою очередь приводит к силам, стремящимся двигать поверхностный слой против движения сплошной фазы. Предполагая, что поверхностный слой подвержен действию лишь силы вязкого трения и силы поверхностного натяжения, авторы получили для скорости перемещения поверхностной пленки по отношению к ядру сплошной фазы Уа простое выражение [c.27]

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]

Здесь Dr, jDst — эффективные коэффициенты продольного перемешивания газа и жидкости Иг — газосодержание и — количество удерживаемой жидкости А — текущая концентрация абсорбируемого компонента в ядре потока газа — текущая концентрация активной части хемосорбента в ядре потока жидкости Z — текущая координата высоты аппарата Ют, гйук — средние фактические скорости газа и жидкости К — коэффициент массопередачи при абсорбции, осложненной химической реакцией а —эффективная поверхность контакта фаз А — движущая сила процесса п — стехиометрический коэффициент. [c.155]

Здесь /Со1 и /Со2 —общие коэффициенты массопередачи для фаз 1 и 2 Ki и Кг — частные коэффициенты массопередачи i, и С200 —концентрации в ядре потока (или средние по объему концентрации в соответствующих фазах) с и с — равновесные концен трации в фазах [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология