Термодиффузия коэффициент разделения

Иногда встречаются и другие обозначения коэффициента разделения, например к в кристаллизационных методах очистки, у в термодиффузии. [c.34]

Из соотношения (IV.8) следует, что коэффициент разделения при термодиффузии без конвекции нетрудно определить, если известна постоянная термодиффузии ат (термодиффузионный фактор), зависящая от природы компонента смеси. С некоторым приближением ат может быть найдена расчетным путем исходя из положений молекулярной теории смеси газов с наложенным на эту смесь температурным градиентом. Для проведения соответствующих расчетов требуется знание характера межмолекулярного взаимодействия в заданной газовой смеси. Теоретическое вычисление постоянной термодиффузии возможно лишь при использовании той или иной модели межмолекулярного взаимодействия. Выбор модели определяется требуемой точностью оценки величины ат и связанными с ней расчетными трудностями. Соответствующие вычисления существенно упрощаются для смесей изотопов. [c.162]

В работах по термодиффузионному разделению через ат (или а) обозначается постоянная термодиффузии, поэтому коэффициент разделения обозначается буквой д. [c.162]

Вообще говоря, для определения коэффициента разделения, а следовательно, и постоянной термодиффузии методом двух сосудов достаточно знать концентрацию примеси лишь в одном из сосудов при установлении в системе равновесия, если известно содержание примеси Хо в исходной смеси газов. Это нетрудно показать исходя из условий равенства скоростей массообмена в рассматриваемом процессе термодиффузии, согласно которому количество молей примеси, переносимых в один из сосудов, равно количеству молей основного вещества, переносимого в другой сосуд суммарное количество молей газа N1 в сосуде / и Л 2 в сосуде 2 при этом будет постоянным. Тогда, пренебрегая количеством газа в соединительной трубке по сравнению с количеством газа в сосудах / и 2, можно записать, что [c.167]

Если достигаемый в опыте эффект разделения незначителен, то для повышения точности определения коэффициента разделения, а следовательно, и постоянной термодиффузии прибегают к многократному повторению процесса. С этой целью после установления в системе равновесия газ из одного сосуда откачивают и снова добиваются равновесия в системе (соответственно сначала при закрытом кране, а затем при открытом крапе на соединительной трубке). Далее газ нз указанного сосуда вновь откачивают и т. д., в результате оставшийся газ суш,ественно обогащается одним из компонентов. Разумеется, после каждой такой операции общее давление газа в системе будет уменьшаться. Однако полагая, что коэффициент разделения от давления не зависит (по крайней мере при давлениях ниже (1—2)-10 Па), нетрудно показать, что, например, когда газ откачивается из сосуда 2 (см. рис. 42), по завершении первой операции будем иметь [c.168]

Использование для разделения изотопов таких физических свойств, как разность плотностей в газообразном состоянии и различные скорости диффузии, или различие в температурах кипения в жидком состоянии позволило разработать методы разделения изотопов из смеси (диффузия в потоке пара или через пористые перегородки, термодиффузия, фракционная перегонка н др.). Эти методы трудоемки, так как необходимо многократно (ступенчато) проводить разделение, поскольку коэффициенты разделения крайне низки. [c.40]

Много общего с диффузионным методом разделения изотопов имеет метод термодиффузии, основанный на эффекте, открытом в середине прошлого века. Эф( кт термодиффузии заключается в том, что если поместить какую-либо газовую или жидкую смесь между стенками сосуда, имеющими различную температуру, то более легкий компонент будет перемещаться к горячей стенке, в то время как тяжелый компонент будет концентрироваться у холодной стенки. Теория термодиффузии приводит к соотношению, согласно которому коэффициент разделения пропорционален разности масс молекул смеси. [c.42]

Предельное значение коэффициента разделения а одной ступени термодиффузии можно подсчитать по следующей формуле [c.7]

Потеря работоспособности в данном случае приблизительно в 10 раз больше, чем при масс-диффузионном разделении. Это является в основном следствием низкого значения коэффициента разделения при термодиффузии. [c.513]

Циркуляция газа в термодиффузионной колонне между горячими и холодными стенками усиливает во много раз термодиффузию. Этот вид переноса можно условно назвать конвективной термодиффузией. Аналогично циркуляцию газа в замкнутом капилляре или сообщающихся капиллярах, вызванную тепловым скольжением, будем называть диффузией скольжения. Она усиливает относительную термодиффузию количественно (рис. 10-7). Этим эффектом мы объясняем значительное увеличение коэффициента разделения в термодиффузионных колоннах с насадками. [c.402]

Таким образом, коэффициент разделения при термодиффузии без конвекции нетрудно оценить, если известна постоянная термодиффузии а, зависящая от природы компонентов смеси. Теоретическое вычисление постоянной термодиффузии представляет собой трудную задачу, поскольку при этом приходится прибегать к той или иной модели, иллюстрирующей закон межмолекулярного взаимодействия. Расчет сравнительно упрощается для смеси [c.121]

Коэффициент разделения при термодиффузии зависит от температуры T a и Т-х обоих стенок, от молекулярных весов М2 и Mi обоих компонентов смеси и от свойств силовых полей молекул. Теория дает для газовых смесей с достаточной точностью следующее выражение [c.87]

II) облучения металлического бериллия дейтеронами высокой энергии. Часть образующегося трития удаляют от мишени откачкой, а остальную выделяют соскабливанием поверхности мишени и растворением стружек в кислоте. Полученный радиоактивный водород можно затем превратить в тритиевую воду окислением над нагретой окисью меди и конденсацией пара в ловушке, охлаждаемой жидким воздухом. В качестве носителя может служить влага или добавляемый водород. Дальнейшее концентрирование трития, если оно нужно, легко достигается термодиффузией НТ или электролитическим обогащением НТО, так как оба процесса имеют для трития исключительно высокий коэффициент разделения. [c.138]

V. РАЗДЕЛЕНИЕ ТЕРМОДИФФУЗИЕЙ ОСНОВЫ МЕТОДА И КОЭФФИЦИЕНТ РАЗДЕЛЕНИЯ Термодиффузия [c.77]

В предшествующем изложении не принималась во внимание термодиффузия. Это явление заключается в том, что газообразная смесь атомов или молекул разной массы в условиях температурного градиента после достижения стационарного состояния обогащается более тяжелым компонентом в горячей стороне системы, а холодная зона обогащается более легкими компонентами [22] Коэффициент разделения (q) определяется выражением [c.78]

Эффективность разделения зависит от свойств смеси и ее компонентов, а таюке от конструкции колонки и условий проведения опыта [55]. К основным свойствам смесей, определяющим термодиффузионный процесс разделения, относятся вязкость, коэффициент термодиффузии, обычный коэффициент диффузии, коэффициент расширения и плотность компонентов. К основным параметрам, определяющим работу колонки, относятся средняя температура, значение температурного градиента, высота и ширина щели, а также объем резервуаров наверху и внизу колонки. На процесс термодиффузии и его интенсивность оказывают влияние следующие факторы коэффициенты диффузии, средняя температура и температурный градиент определяют степень разделении в горизонтальном направлении, в то время как вязкость, коэффициент расширения и разность плотностей между компонентами, высота колонки, ширина кольцевого пространства и объем резервуаров оказывают влияние на интенсивность процесса термодиффузии. [c.392]

Термодиффузия была применена в 1951 г. [456] для разделения нафтеновых соединений, содержащихся в битумах. Использовали колонну из трех концентрических стеклянных трубок. По центральной трубке пропускали пар, а по внещней — охлаждающую воду. На равных расстояниях вдоль кольцевой щели были помещены пять пробоотборников с запорными кранами. Время от времени отбирали образцы проб и фиксировали коэффициент рефракции для определения момента достижения равновесия. Соединения с более высоким содержанием водорода оказались вверху, а с более низким — внизу кольцевой щели. Позднее [350] термодиффузионному фракционированию были подвергнуты мальтены, растворимые в н-пентане и выделенные из окисленного дорожного битума с пенетрацией 85—100 x 0,1 мм при 25 °С. [c.19]

Термодиффузия представляет собой поток вещества, вызванный температурным градиентом йТ/йг. Поскольку коэффициенты термодиффузии зависят от массы, этот эффект можно использовать для разделения изотопов. [c.278]

Кинетические методы разделения, основанные на различии средней скорости теплового движения молекул с неодинаковой массой, например, важнейшие для практики методы термодиффузии [5, 6] и центрифугирования [7, 8], которые, несмотря на низкий коэффициент однократного разделения (а — 1) или обогаш,ения е = а — (г 1), могут быть масштабированы для достижения достаточно высокой эффективности (рентабельности, производительности и т.д.) в промышленном масштабе [6, 8] [c.357]

Эффект разделения характеризуется термодиффузионной постоянной Кт, которая зависит от коэффициента термодиффузии Di и коэффициента газовой диффузии D [c.449]

Диффузионные методы разделения существенно отличаются от дистилляции или изотопного обмена. Для того чтобы обеспечить концентрационный напор, необходимый для осуществления разделения, в диффузионных методах используются необратимые тепловой или материальный потоки. Например, при масс-диффузии легко конденсирующийся пар вводится необратимо в смесь газов, подлежащую разделению. Если компоненты смеси имеют различные коэффициенты диффузии в паре, то один из них, с меньшим коэффициентом диффузии, будет концентрироваться в направлении потока пара. При газовой диффузии смесь, подлежащая разделению, проходит необратимо через пористую перегородку или мембрану с отверстиями, меньшими по размеру, чем средняя длина свободного пробега молекул смеси газа. В этих условиях отношение потока легкого компонента к потоку тяжелого несколько больше отношения количеств этих компонентов в исходной смеси, т. е. имеет место частичное разделение. Аналогично, при термодиффузии устанавливается необратимый поток тепла от горячей к холодной стенке колонны, содержащий разделяемую смесь. Это вызывает диффузию одного из компонентов смеси к холодной стенке колонны и частичное разделение. [c.475]

Метод можно использовать для разделения различных объектов — от молекул до частиц — и определения для них коэффициентов диффузии, термодиффузии, молекулярной массы, т. е. проточное фракционирование в поперечном поле (ПФП) может одновременно выполнять функцию как разделения, так и определения физических параметров. [c.96]

Рассмотрим газоразделение через пористую мембрану. В общем случае для транспортировки компонента разделяемой газовой смеси через пористую мембрану могут быть задействованы одновременно несколько механизмов переноса в зависимости от структуры матрицы мембраны, разделяемой смеси и условий реализации процесса разделения. Так, массоперенос компонентов смеси может быть обусловлен конвективно-диффузионным переносом, различного типа скольжением вдоль поверхности пор, баро-и термодиффузией, кнудсеновской и поверхностной диффузией, пленочным течением, капиллярным переносом конденсированной фазы в анизотропных структурах [72, 73]. Однако не все эти механизмы равнозначны по вкладу в результирующий поток вещества, поэтому при вычислении коэффициента проницаемости необходимо определять механизмы, лимитирующие перенос вещества в пористой мембране. [c.388]

Кесслер и Крейза [106] изучили термодиффузию в 1%-ном растворе полибутилметакрилата в бензоле. Они исходили из предположения, что при определенном расстоянии между стенками камеры (г) коэффициент разделения [c.60]

Теория физических процессов, происходящих при термодиффузии, является сложной и здесь не рассматривается. С технологической точки зрения работа термодиффузионной трубки напоминает работу фракционирующей колонки. По аналогии можно ввести и в данном случае понятие о теоретической тарелке, как отрезке трубки, вдоль которого в состоянии равновесия устанавливается отношение концентраций, соответствующее коэффициенту разделения /Сразд- [c.611]

Эта величина значительно меньше коэффициента разделения для той же смеси при масс-диффузии или газовой диффузии, что весьма характерно для термодиффузии. В аппарате типа Клузиуса-Диккеля а — 1 составляет только %5 значения, приведенного в уравнении (12. 84). Это объясняется тем, что не весь поток газа проходит при полной разности температур между холодной и горячей стенками. [c.505]

Из соотношения (5.8) следует, что коэффициент разделения при термодиффузии без конвекции нетрудно оценить, если известна постоянная термо диффузии ат (термо диффузионный фактор), зависящая от природы компонентов смеси. С некоторым приближением величина ат может быть найдена расчетным путем исходя из положений молекулярной теории смеси газов с налон ен-ным на эту смесь температурным градиентом. Для проведения со- [c.288]

В работах по термодиффузиовному разделению через а обозначается постоянная термодиффузии, поэтому коэффициент разделения обозначается другой буквой, обычно буквой q. [c.121]

Термодиффузия в жидкостях. Термодиффузия предстагляет собой процесс разделения, все еще находящийся в исследовательской стадии и недостаточно изученный в применении к очистке высокомолекулярных углеводородов [14, 63]. Опубликованы работы, в которых описано применение колонок малого масштаба [62]. Термодиффузия, очевидно, может дать наилучшие результаты в тех случаях, когда молекулы различаются по форме, что приводит к заметной разнице в вязкости или в температурном коэффициенте вязкости. Несомпенно, этот процесс получит широкое развитие и явится ценным дополнением к фракционной пзре-гонке. Процесс термодиффузии в жидкостях по своей природе допускает сравнительно простое аппаратурное оформление в виде несложных колонн. [c.502]

Последнее из них дает возможность для оценки эффективности термодиффузиои-ного разделения компонентов. Заметим, что знак правой части (4.21.8) определяется феноменологическим коэффициентом термодиффузии поскольку все остальные члены в совокупности образуют положительную величину. Следовательно, расположение вектора градиентов концентрации и логарифма температуры относительно друг друга также определяется знаком данного коэффициента. Как и любой другой перекрестный коэффициент он может принимать не только положительные, но и отрицательные значения. Величину находят обычно опытным путем. Вопрос [c.295]

Исследование фазовых методов разделения веществ,проведенное Аникиным и Мержановым [148], показало, что основным критерим совершенства метода является его термодинамический коэффициент распределения. Наиболее эффективны методы очистки, основанные на фазовых превращениях первого рода, причем, чем полнее используются физико-химические различия разделяемых молекул, тем совершеннее метод разделения. В методе термодиффузии используется только количссгвсн- [c.102]

Измерения показали, что зависимость г от п рь/ро) близка к линейной (рис. 7.4.5). Коэффициент пропорциональности к в зависимости S = к п рь/ро) при низких начальных давлениях (Кг и Хе, р = (1-3) 10 Тор) примерно равен /Jl (зависимость 2, рис. 7.4.5). Однако в основном к > /Jl. С увеличением начального давления р до 1 Тор, величина 1п(рь/ро) в криптоне и ксеноне уменьшается в 10-20 раз, величина же — всего в 2-3 раза. На рис. 7.4.6 представлена зависимость коэффициента обогащения в криптоне от начального давления р. Следует учитывать, что из-за наличия балластных объёмов средняя плотность частиц в разряде всегда ниже той, которая соответствует начальному давлению р (вследствие нагрева газа в разряде и влияния электронного давления). Так при р = 1 Тор (рис. 7.4.6) величины р и ро равны, соответственно, 1,9 и 1,7 Тор. При указанном выше соотношении рабочего и балластных объёмов такое распределение газа означает, что в области разряда находится не более 20% от его первоначального количества. Для сравнения на рисунке показаны штрихом значения е, которые должны были наблюдаться, если бы разделение соответствовало бародиффузии в неионизованном газе г = (1/д) 1п(р /ро). Видно, что разделительный эффект не следует бародиффузионной формуле. В данных экспериментах, как и в работе [4], величина эффекта по существу определялась рассеиваемой в плазме мощностью W. В то же время трудно полностью связывать наблюдаемое разделение изотопов и с термодиффузией, поскольку максимальные значения екг и гхе (3,5%) получены в условиях, когда практически отсутствует вклад от термодиффузии. Оценка этих условий имеется в работе [И]. [c.342]

Исследовано (в ультрацентрифуге) молекулярно-весовое распределение поливинилпирролидона с малым (11 000 и 28 000) и большим (328 000) молекулярным весом. Молекулярно-весовое распределение поливинилпирролидона 1С мол. весом 17 600 было и-оследовано также осмометрическим методом, когда применяемая мембрана проницаема для растворенного вещества 472 Исследовано осмотическое давление водных растворов фракций поливинилпирролидона Сравнительное исследование полидисперсности поливинилпирролидона методом дробного осаждения, термодиффузией и фильтрацией через гель (нерастворимый крахмал) показало, что метод термодиффузии позволяет добиться высокой селективности при разделении высоко молеку-лярных фракций, в то время как фильпрация разбавленного раствора через гель эффективно разделяет лишь сравнительно низкомолекулярные фракции 74,1475 Исследование концентрационной зависимости коэффициентов диффузии образцов поливинилпирролидона мол. весом 1100, 24 500, 40 000 и 160 000 показало, что в соответствии с гидродинамическими теориями коэффициенты диффузии, экстраполированные к бесконечному разбавлению, обратно пропорциональны молекулярному весу в степени 0,6 [c.746]

При термодиффузии элементарный эффект (разность в составе смесей, расположенных вблизи холодной и горячей стенок) значительно меньше, чем при других диффузионных процессах, так что применение колонны для получения нужной степени разделения совершенно необходимо. Термодиффузионные аппараты типа ступени никогда не применялись для разделения и использовались исключительно для измерения коэффициентов термодиффузии. В некоторых конструкциях термодиффузионной колонны Клузиуса-Диккеля высота единицы переноса составляла менее 15 мм, а одна колонна имела более 800 ступеней разделения. Однако и при столь высокой эффективности одна колонна часто оказывается недостаточной, и для разделения смесей изотопов приходится применять каскад термодиффузионных колонн. [c.503]

В данной работе предпринята попытка разделения изомеров изоамилового спирта — 2-метилбутанола и 3-метнлбутано-ла — в двухстадийной схеме с использованием процессов ректификации и жидкостной термодиффузии. Последний метод выбран по той причине, что эффективность дпстилляциопных процессов в данном случае невелика (коэффициент относительной летучести указанных изомеров а=1,08 [3]), а термодиффузия в жидкой фазе достаточно эффективна для разделения веществ с близкими физическими свойствами, в том [c.51]

По аналогии с работой термодиффузионной колонны для разделения газовой sie H при разделении жидкой смеси перенос интересующего компонента по высоте колонны в безотборном режиме будет также описываться уравнением вида (5.53) или (5.57). Соответствующие выражения для коэффициентов переноса при этом будут определяться точностью используемых приближений в рассматриваемых моделях массообмена. Поскольку в жидкой смеси, находящейся в колонне, конвективная скорость переноса существенно выше скорости переноса за счет молекулярной дпй фузии, то можно принять, что в случае жидкостной термодиффузии Кс- С учетом этого, как показано в работе [132], выражение для фактора разделения колонны, работающей в стационарном состоянии, можно записать в виде [c.309]

Опыт показывает [7], что возникновение термодиффузии существенно завргсит от соотношения объемов нагретой и холодной областей. Относительное изменение концентрации будет меньше там, где больше объем. Поэтому, чтобы исключить влияние термодиффузионного эффекта разделения на величину коэффициента теплопроводности, объем нагретой части измерительного устройства должен превышать объем холодной части примерно в 9—10 раз, если температура газа о1Коло 700 К и выше. При таком соотношении объемов изменение концентрации смеси в измерительной трубке обычно не превышает погрешности измерения коэффициента теплопроводности, и поэтому явлением термодиффузии можно пренебречь. Анализ экспериментальных данных по теплопроводности, например, смесей одноатомных газов обнаруживает их расхождение у различных авторов, хотя они были получены примерно при одинаковых температурах и давлениях. Это расхождение особенно заметно при малом значении концентрации тяжелой компоненты для смесей с малым отношением масс молекул (смесь Не—Хе, от-200 [c.200]

Термодиффузионные приборы имеют, однако, тот недостаток, что их производительность очень мала — порядка единиц или десятков кубических сантиметров в день на одну трубку — и принципиально не может быть увеличена. Увеличение производительности могло бы быть достигнуто путем увеличения сечения трубок или скорости конвекции. Но это нарушало бы соответствие между скоростями поперечной термодиффузии и продольного конвекционного тока, что резко увеличило бы длину одной теоретической тарелки и лишило бы метод его главного преимущества — эффективности разделения. Другой недостаток, особенно чувствительный для длинных трубок при длительной работе, заключается в большом расходе электроэнергии, затрачиваемой на нагревание проволоки или внутренней трубки. В работающей трубке должен непрерывно поддерживаться перепад температуры в сотни градусов на один сантиметр, из-за чего прибор работает в условиях крайней термодинамической необратимости с очень малым коэффициентом полезного действия. Термодиффузиоп-ные приборы расходуют 1—3 кв электроэнергии на 10 м длины и значительное количество охлаждающей воды в трубках с проволокой, а еще больше-в трубках с цилиндрическим зазором. [c.94]