Газовая диффузия перегородка

Пожалуй, раньше всего газовая диффузия через пористую перегородку была применена для разделения компонентов газовой смеси Рамзаем [3.4], когда он открыл гелий земного происхождения в образце газа, извлеченном из уранового минерала клевеита и подвергнутом очистке повторным пропусканием через глиняную трубку. [c.52]

На рис. 1У-8 дана упрощенная схема каскада газовой диффузии. Исходная смесь (питание) поступает в диффузионную ступень и движется вдоль перегородки. Часть этой смеси, проходящая через диффузионную (пористую) перегородку в область низкого давления, представляет собой продукт диффузии первой ступени, обогащенный легким компонентом. Этот промежуточный продукт поступает на питание расположенной выше ступени каскада. Газ, не прошедший через перегородку, обогащается тяжелым компонентом и поступает в расположенную ниже ступень. На каждой ступени газ, прошедший через перегородку, сжимается компрессором в требуемых пределах давлений и выделяемое при этом тепло отводится с помощью холодильника. Для выравнивания давления в каскаде используется также вспомогательный компрессор. [c.337]

Общая схема потоков для процесса разделения при использовании твердых перегородок показана на рис. 1Х-45. Эта схема пригодна в случае газовой диффузии через пористые перегородки или в случае диф-( )узии паров с растворением через полимерные перегородки. Следует подчеркнуть, что указанные выше методы расчета предполагают выполнение условия (ос — 1) > 1. Когда ( — )< 1, становятся оправданными дифференциальные методы, например, при расчете процесса разделения изотопов. [c.616]

Своеобразной разновидностью диффузионного метода разделения газа является так называемая масс-диффузия, или диффузия в потоке пара, предложенная Герцем [ 12 ]. Сущность метода заключается в том, что обогащение одного из компонентов разделяемой смеси происходит за счет разной скорости диффузии в перегородке, через которую навстречу разделяемой смеси движется какой-либо поток пара (разделительный газ). Легкий компонент диффундирует через пар с большей скоростью и накапливается за перегородкой. В отличие от газовой диффузии здесь размеры отверстий перегородки могут быть значительно больше. [c.6]

Газовая диффузия. Простейший прибор, действующий по принципу газовой диффузии, представляет собой сосуд, снабженный пористой перегородкой. С одной стороны перегородки подается газ, например UFe, в другой части сосуда поддерживается вакуум. [c.608]

В реальных случаях обычно требуется меньшее число разделительных ступеней, чем это следует из формулы (8-16). Метод газовой диффузии с успехом применялся также для разделения изотопов неона, аргона, азота, кислорода и углерода. Для того чтобы в результате диффузии могло происходить повышение концентрации соответствуюших молекул, диаметр отверстий в перегородке должен быть меньше десятой части среднего свободного пробега молекул, т. е. 0,01 мк. Диффузионная перегородка должна быть прочной, чтобы выдерживать разность давлений, и коррозионноустойчивой. Чтобы поддерживать пониженное давление, установка для разделения изотопов урана этим методом должна обладать также высокой герметичностью. [c.610]

Газовая диффузия. Газовая диффузия основана на различии скоростей диффузии легких и тяжелых молекул через пористые перегородки. Если диаметры пор малы по сравнению с средней длиной свободного пробега молекул в газе, то скорость диффузии пропорциональна квадратному корню из молекулярного веса, и, следовательно, за перегородкой будет идти обогащение более легким изотопом. Коэффициент разделения в этом случае равен [c.447]

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]

Майер опробовал масс-диффузионные перегородки различного типа, например перфорированные пластины с отверстиями диаметром 0,4 лш, фильтровальные сетки с мелкими отверстиями и пластины алундового фильтра. Хотя при масс-диффузии и не требуются пористые мембраны с очень мелкими отверстиями (как при газовой диффузии), тем не менее желательно, чтобы отверстия имели диаметр меньше 10 мк, так как регулирование перепада давления в перегородке осуществляется тогда проще, чем при использовании мембран с более крупными отверстиями. В частности, удовлетворительные результаты получаются при использовании пористых металлических листов, подобных применяемым в масляных фильтрах. [c.477]

На рис. 12. 6 показан простой тип газодиффузионного каскада. Питающий поток, попадая в ступень газовой диффузии, разветвляется на два потока один проходит через перегородку, а другой — минует ее. Газ, прошедший через перегородку в область более низкого давления, обогащен компонентом с меньшим молекулярным весом и образует легкую фракцию, движущуюся к следующей ступени в направлении к головной части каскада. Газ, не прошедший через перегородку, обогащен компонентом с более высокими молекулярным весом и образует тяжелую фракцию, подводимую к следующей ступени в направлении к отвальному концу каскада. Газ, выходящий из области низкого давления каждой ступени, нагнетается компрессором в область более высокого давления соседней ступени. Для отвода тепла компрессии на линии подачи питания в каждую ступень включен холодильник. Так как при помощи одной ступени достигается только очень малая степень разделения, то для обеспечения требуемой в производстве степени разделения необходимо многократное повторение процесса. Ступени соединены в противоточный каскад примерно так же, как и в дистилляционной колонне. Для компенсации потерь напора в газе высокого давления, движущемся вдоль многоступенчатого каскада, в промежутках установлены вспомогательные компрессоры. [c.487]

Потребность в компрессорах с большей степенью сжатия, специальных мелкопористых перегородках и работа под вакуумом делают газовую диффузию очень дорогостоящим методом разделения. Другой серьезный недостаток метода — необходимость применять большое число ступеней. Аппарат типа колонны не может быть применен, поскольку оба компонента смеси проходят через перегородку. [c.489]

При рассмотрении табл. 12. 10 может показаться, что газовая диффузия во всех случаях является лучшим диффузионным методом разделения. Это, несомненно, верно в случае разделения в промышленном масштабе, подобном, например, получению когда определяющим фактором является сравнительно высокий к. п. д. Однако потребность в большом количестве компрессоров с высокой степенью сжатия, в специальных пористых перегородках, а также низкое рабочее давление являются серьезными недостатками этого процесса и делают нежелательным его применение при разделении в малых масштабах. Для установок с очень низкой производительностью, когда достаточно нескольких колонн, следует отдать предпочтение термодиффузии, несмотря на ее неэффективность, отмеченную выше. Достоинства этого метода — в простоте оборудования, отсутствии движущихся частей и возможности достижения высокой степени разделения при использовании аппаратов сравнительно небольшой высоты. [c.515]

Разделение смесей на составные компоненты играет большую роль в современном научном исследовании и в технике. Основным методом разделения жидких и газовых смесей (при возможности сжижения последних) следует считать ректификационную перегонку в различных ее вариантах. За последние годы, главным образом для разделения изотопов, получили значительное распространение новые методы разделения газовая диффузия через пористые перегородки, термодиффузия и другие. [c.7]

ГАЗОВАЯ ДИФФУЗИЯ (через пористые перегородки) [c.54]

На практике, вследствие обратной диффузии через перегородку со стороны низкого давления, а также и других причин, снижающих эффективность, коэфициент разделения меньше. Для получения 99-проц. газовой диффузией [c.56]

Даже если сделать допущения о неэффективности перегородки и насоса, очевидно, что газовая диффузия требует для одного и того же разделения значительно меньшего расхода энергии, чем термическая диффузия. [c.58]

Для концентрирования 0 пригоден ряд методов термодиффузия, электролиз воды, перегонка спиртов, воды, жидкого кислорода (в остатке концентрируется тяжелый кислород). Находит применение и метод газовой диффузии. Газ пропускают через камеру, разделенную пористой перегородкой на две части в первой поддерживается более высокое давление, чем во второй. Молекулы Ог и Ог , обладая меньшей молекулярной массой, чем молекулы Ог , легче проникают через пористую перегородку, и газ, проходя через несколько каскадов из сотен и тысяч камер-сепараторов, практически полностью освобождается от тяжелого изотопа. [c.101]

Соотношение (3.52), очевидно, полезно при интерпретации данных, полученных в результате экспериментов по газовой диффузии, которые описаны в разделе 3.5. Если ячейки с обеих сторон перегородки имеют одинаковый объем и заполнены соответственно чистыми газами Л и В, то каждая половина ячейки отвечает половине бесконечного слоя (на концах ячейки, где у = г/о. поток отсутствует). Если перегородку убирают в момент времени t и газы в каждой половине ячейки хорошо перемешиваются, то измеренные средние составы можно использовать в сочетании с уравнением (3.52) для расчета значений Р и Dab- [c.90]

Наибольшее технологическое значение гексафторид имеет для разделения изотопов урана. В промышленных масштабах разделение осуществляют методом газовой диффузии, основанным на явлении молекулярного истечения газов, при котором поток отдельных молекул проходит через пористую перегородку с мельчайшими отверстиями. Легкий изотоп урана концентрируется во фракции, прошедшей через пористую перегородку, а тяжелый — в оставшейся фракции. [c.291]

Методы диффузии и т е р м о д и ф ф у з и и. Диффузионный метод разделения соединений стабильных изотопов в газовой фазе основан на различии скоростей диффузии легкого и тяжелого компонентов смеси. Еще в конце прошлого века английским физиком Рэлеем было показано, что смесь различных газов с разной молекулярной массой может быть частично разделена при диффузии ее через пористую перегородку. Коэффициент разделения смеси газов а при этом пропорционален корню квадратному из отношения молекулярных масс компонентов смеси [c.41]

Коэффициент диффузии для двойной газовой смеси устанавливается экспериментально путем измерения скорости взаимной диффузии двух газов, введенных с противоположных концов в цилиндр, разделенный тонкой перегородкой на две равные части. Перегородка быстро удаляется, и газы диффундируют в течение некоторого промежутка времени. [c.466]

Наряду с обычной диффузией в технике широко применяется термодиффузия. Последняя состоит в том, что при нагревании одной части сосуда, содержащего, например, смесь газов, охлаждении другой возникает определенная разность концентраций газов в этих частях сосуда. Причем в горячей части сосуда увеличивается концентрация газа с меньшей киломольной массой, а в холодной — с большей. Термодиффузия через пористые перегородки применяется для разделения различных газовых смесей, в частности, для разделения изотопов. [c.198]

Различия в коэффициентах диффузии газов можно использовать для разделения газовых смесей. Применяя какую-либо полупроницаемую перегородку, можно разделить газ на две фракции, причем та фракция, которая прошла через перегородку, будет обогащена компонентом, имеющим больший коэффициент диффузии. Проводя этот процесс многократно как с конечными, так и промежуточными фракциями, можно добиться достаточно полного разделения газовой смеси, хотя на это и потребуется много времени. [c.205]

Существуют также методы разделения изотопов, осноб ..ч-ные на различии физических свойств веществ, содержащих р. з-ные изотопы одного элемента, например. метод газовой диффузии, когда в процессе диффузии через пористую перегородку летучего соединения оно обогащается более легким изотопо.м входящего в его состав элемента. В настоящее время многие элементы получают в виде чистых изотопов в значительных количествах. Например, годовое производство тяжелой воды составляет несколько сот тонн. Тяжелая вода используется в ядерных реакторах и научных исследованиях. В больших количествах осуществляется разделение изотопов урана, нужных для ядерной энергетики. [c.21]

В методе газовой диффузии используется различие скоростей теплового движения молекул изотопов, имеющих разную массу, при принудительном прохождении ими весьма малых по размерам пор и капилляров специальной пористой перегородки (газодиффузионного фильтра) в условиях вакуума, когда молекулы практически не стаживаются между собой. Этот метод можно применять для разделения смесей изотопов, находящихся в газообразном состоянии. В случае урана наиболее пригодным для этой цели оказался гексафторид урана ЦРб. Максимальный теоретически достижимый коэффициент разделения а определяется массами тяжелой М и легкой Мг молекул [c.246]

Степень разделения при масс-диффузии обычно выше, чем при термодиффузии, но меньше, чем при газовой диффузии через пористую перегородку. Масс-диффузи-онная перегородка может быть изготовлена в виде металлического (проволочного) сита с большим числом отверстий. При необходимости отдельные ячейки можно собрать в каскад Однако термодинамическая эффективность разделения газов в каскаде невелика (намного меньше, чем при газовой диффузии). [c.340]

У. применяют иреим. метод газовой диффузии чере,- пористые перегородки. В качестве газа используют гексафторнд У. UFg (см. Ядерное горючее и Изотопов разде.гение). [c.172]

Астон в 1914 г. сконцентрировал газовой диффузией изотопы неона. Гертц [6] в 1932 г. разработал в большом лабораторном масштабе многоступенчатый каскад для почти полного разделения изотопов неона газовой диффузией через пористые перегородки. Аппаратура, применявшаяся Гертцом, показана в несколько схематизированном виде на рис. 15. [c.55]

Газовая диффузия. Скорость диффузии легких и тяжелых молекул через пористые перегородки различна при диффузии бинар-)6,4 [c.184]

Известны попытки теоретического расчета постоянной термодиффузии для жидких смесей. Однако соответствующие методики расчета имеют еще меньшую точность, чем аналогичные методики расчета для газовых смесей. Поэтому и здесь приходится прибегать к экспериментальным определениям. В большинстве случаев при этом определяют не ат, а величину Sr = = ат1Т, которую называют коэффициентом Соре. Простейшая установка для определения коэффициента Соре представляет собой заполненный исследуемой смесью цилиндр, концы которого закрыты днищем и крышкой, изготовленными из теплопроводящего материала, обычно из металла. Один конец цилиндра охлаждается до температуры Ti, а другой нагревается до температуры Ti. Таким образом, днище и крышка цилиндра играют роль холодной и горячей стенок соответственно. Под влиянием градиента температур в цилиндре (ячейке) возникает градиент концентрации, обусловленный протекающими процессами термической и концентрационной диффузии. Для устранения конвективного перемешивания в растворе в середине ячейки устанавливают пористую перегородку. По достижении равнове- [c.179]

Мембранное газоразделение-разделение на компоненты газовых смесей или их обогащение одним из компонентов. При использовании пористых перегородок с преим. размером пор (5-30)-10 мкм разделение газов происходит вследствие т. наз. кнудсеновской диффузии. Для ее осуществления необходимо, чтобы длина своб. пробега молекул была больше диаметра пор мембраны, т. е. частота столкновений молекул газа со стенками пор превышала частоту взаимных столкновений молекул. Поскольку средние скорости молекул в соответствии с кинетич. теорией газов обратно пропорциональны квадратному корню их масс, компоненты разделяемой смеси проникают через поры мембраны с различными скоростями. В результате пермеат обогащается компонентом с меньшей мол. массой, концентрат-с большей. Коэф. разделения смеси = и,/ 2 = (Мз/М,) , где 1 и 2-числа молей компонентов соотв. с мол. массами М1 и М2. В реальных условиях весьма трудно с помощью пористых мембран обеспечить чисто кнудсе-новский механизм разделения компонентов. Это объясняется адсорбцией или конденсацией их на стенках пор перегородки и возникновением дополнительного т. наз. конденсационного либо поверхностного газового потока, наличие к-рого приводит к снижению К . [c.25]

Здесь X), у, X — мольные доли легкого компонента в питающем, продиффундировавшем и непродиффундиро-вавшем потоках газа Di — коэффициент диффузии легкого компонента , м сек А — площадь поперечного сечения перегородки, м Н — универсальная газовая постоянная, джЦкчоль-град) Т — абсолютная температура, I — толщина пористой перегородки, м к — давление на перегородку, и/ж р — противодавление в разделительной ячейке, н/л . [c.613]

Этот метод диффузии через пористые перегородки был в свое время использован Релеем и Рамзаем для разделения газов атмосферы. Поскольку при однократном прохождении газовой смеси эффективность разделения невелика, то применяют каскадный принцип. Так, например, Гертц, применяя этот принцип многократного прохождения смеси через пористую перегородку, разделил изотопы неона. Этот метод был в дальнейшем использован для разделения изотопов урана Ге и Ре). Здесь соотношение составляет всего лишь 1,0043, но число прохождений около 4000, что дает возможность получить 11 Ре чистотой около 99% [120]. Однако для этого потребовалась мощная система насосов и компрессоров (238 тыс. ка). [c.205]

Диафрагма — это пористая перегородка, предназначенная для разделения продуктов электролиза. Продукты электролиза могут быть газообразными, твердыми или жидкими. При электролизе воды (см. 8) электродные, продукты газообразны задача диафрагмы сводится к разделению газовых пузырьков. Диафрагма может быть довольно крупнопористой, она должна возможно меньше препятствовать свободной диффузии щелочного электролита, быть химически стойкой и прочной. Таким требованиям, как мы видели, удовлетворяют асбестовая ткань и мелкодырчатая никелевая фольга. Разделение твердых продуктов необходимо, например, при электролитическом рафинировании серебра (см. 47), когда иглы катодного серебра, падающие на дно ванны, могли бы смешаться с частичками анодного шлама. В этом случае применяются обычно тканевые диафрагмы с малым сопротивлением диффузии. Сюда же надо отнести так называемые сепараторы , предназначенные для разделения электродов в свинцовом аккумуляторе (см. 113). [c.72]