Диффузия внутренние пути

Существенное влияние на величину D в катализаторах, содержащих узкие поры, оказывает распределение пор по размерам. При резко неоднородном распределении размеров пор само понятие эффективного коэффициента диффузии теряет определенность [8]. Представим себе частицу, свободный объем которой состоит из сети широких транспортных макропор и множества отходящих от них узких капилляров, работающих в кнудсеновской области. Зерна такой структуры, которые образуются при спрессовывании мелких микропористых гранул катализатора, находят себе широкое применение, поскольку они сочетают хорошо развитую внутреннюю поверхность с относительно высокой скоростью диффузии, обеспечиваемой системой транспортных макропор (см. главу V). Измерение величины D в подобном составном зерне (путем измерения скорости диффузии через зерно вещества, не вступающего в химические превращения) даст, очевидно, лишь величину D в макропорах. Между тем, химическая реакция, протекающая в основном в капиллярах, на которые приходится преобладающая часть внутренней поверхности катализатора, может лимитироваться гораздо более медленной диффузией в кнудсеновских микропорах. [c.101]

Прн наличии силового поля на беспорядочное движение пузырька (если он достаточно мал) будет накладываться дрейф в направлении этого поля. Скорость дрейфа , ее зависимость от линейного размера пузырька в условиях изотермического опыта определяются механизмом переноса вещества между передним и задним участками поверхности пузырька в направлении, противоположном его перемещению. Этот перенос в принципе может осуществляться либо путем диффузии окружающих пузырек атомов матрицы по узлам кристаллической решетки (объемная диффузия), либо путем их диффузионного перетекания по внутренней по- верхности пузырька (поверхностная диффузия) [ПО, 111, 119], либо, наконец, путем их испарения с более нагретой и конденсации на менее нагретую поверхности пузырька (диффузия через газовую фазу) [107, 120]. [c.53]

Величина критерия Нуссельта имеет постоянное значение не только для внешней задачи при отсутствии течения, но и для внутренней задачи при ламинарном потоке. Если жидкость протекает по длинной трубе, то в отсутствие завихрений скорость направлена перпендикулярно к пути диффузии (радиусу трубы) и не приводит к подводу вещества к стенкам. Опыт показывает, что для длинных труб Ми = 3,66. В коротких трубах на передаче вещества сказывается особенность потока у начала трубы. [c.370]

Механизм обезвоживания влажного пищевого сырья условно делится на два этапа при сушке происходит испарение воды в окружающую среду с поверхности пограничного слоя материала (внешний тепломассообмен) и внутри продукта влага перемещается путем диффузии (внутренний тепломассообмен). [c.792]

Влияние внутренней диффузии исследуют путем проведения серии опытов при скорости потока w > Wi (в области, где внешняя диффузия уже не оказывает влияния на общую скорость [c.101]

Коэффициент пропорциональности ) называется коэффициентом влагопроводности. По физическому смыслу он представляет собой коэффициент внутренней диффузии влаги в материале и выражается в м Чч. Коэффициент влагопроводности является аналогом коэффициента температуропроводности в процессах теплопередачи (см. главу VП). Коэффициент влагопроводности зависит от формы связи влаги с материалом, влажности материала и температуры сушки, т. е. различен на разных стадиях процесса и может быть определен только опытным путем. [c.612]

Если увеличить скорость диффузии (нанример, путем увеличения диаметра пор до значения, соответствующего переходу кнудсеновской диффузии в молекулярную), то снижение Сд по длине поры замедлится (рис. 5.8,6), средняя скорость возрастет и увеличится эффективность использования внутренней поверхности поры Т1. [c.84]

Влияние времени предварительной обработки газом на процессы адсорбции или диффузии. В этих опытах вакуумная рубашка эвакуировалась во внутреннюю трубку впускался водород или кислород до определенного давления и оставлялся там на различные промежутки времени. Степень адсорбции или диффузии определялась путем измерения кажущейся скорости натекания спустя 10 мин. после откачки газа. В табл. 6 представлены результаты для водорода и кислорода. Для обоих газов степень адсорбции или диффузии приблизительно пропорциональна вре- [c.212]

Вторая стадия адсорбции заключается в том, что молекулы газа проникают в поры твердого вещества, третьей стадией является собственно адсорбция молекулы в определенной области поры. Иногда после адсорбции молекулы проникают через твердое тело путем внутренней диффузии, но эта стадия не влияет на скорость адсорбции. Собственно адсорбция в порах протекает очень быстро по сравнению с двумя первыми стадиями. Скорость диффузии вдоль поры определяется коэффициентом диффузии в поре 0 , который может быть найден из следующего уравнения [922] для случаев, когда поры меньше среднего свободного пробега молекул [c.157]

В турбулентном потоке диффузия (поперек потока), так же как теплопередача и внутреннее трение, связана с турбулентным переносом и смешением конечных макроскопических масс газа или жидкости — турбулентных молей. Размеры этих молей и пути их перемещения до смешения разнообразны, имеется спектр значений этих величин. Движение молей носит пульсационный характер, скорости их перемещения — это скорости пульсаций поперек потока. [c.78]

Избыточный запас внутренней энергии по сравнению с соответствующим веществом в кристаллическом состоянии. Стекла получают путем переохлаждения расплава, и поэтому они являются системами, находящимися в метастабильном неравновесном состоянии. Однако благодаря чрезвычайно высокой вязкости, затрудняющей внутреннюю диффузию, стекла в метастабильном состоянии могут существовать неопределенно долго без признаков перехода в устойчивое, кристаллическое состояние. Но вследствие избыточного запаса внутренней энергии кристаллизация стеклообразного вещества сопровождается выделением тепла и является экзотермическим процессом. [c.189]

Применение порошкообразных активных углей для извлечения растворенных органических загрязнений из сточных вод до недавнего времени было ограниченным, поскольку отсутствовала экономически выгодная технология регенерации тонкодисперсного адсорбента. С решением этой технической задачи в начале 70-х годов наметилось заметное расширение использования порошкообразных активных углей на промышленных установках очистки сточных вод. Это объясняется рядом преимуществ порошкообразных углей перед гранулированными адсорбентами, в частности, более низкой стоимостью порошкообразных активных углей, составляющей от Д до /а стоимости гранулированных, а также более быстрой скоростью поглощения растворенных веществ, что обусловлено сокращением пути внутренней диффузии органических молекул и увеличением внешней поверхности адсорбента следует отметить и удобство гидравлической транспортировки водной суспензии порошкообразных углей в системах очистки сточных вод. [c.174]

В изложенной выше теории равновесной хроматографии были рассмотрг-ны только те искажения хроматографической полосы (обострение фронта и растягивание тыла или наоборот), которые вызывались отклонениями изотермы распределения (адсорбции или растворения, от закона Генри. Но даже и при соблюдении закона Генри хроматографическая полоса при движении вдоль колонки должна размываться. Это происходит вследствие продольной диффузии (вдоль и навстречу потока газа) молекул компонентов газовой смеси, переноса и диффузии их вокруг зерен насадки, а также диффузии в поры (так называемой внутренней диффузии). Кроме этого, молекулы компонента смеси, попап-шие в неподвижную фазу, должны отставать от его молекул, переносимых в потоке газа, вследствие конечной скорости адсорбции и десорбции на твердой или жидкой иоверхности, наличия поверхностной диффузии (вдоль поверхности), а в случае газо-жидкостной хроматографии еще и вследствие диффузии (поперечной и продольной) внутри неподвижной жидкой пленки, а также ввиду адсорбции и десорбции на носителе неподвижной жидкости. Все эти разнообразные диффузионные и кинетические явления приводят к тому, что в отношении элементарных процессов удерживания в неподвижной фазе и возвращения в движущийся газ-носитель разные молекулы данного компонента окажутся п разных условиях и, следовательно, будут перемещаться вдоль колонки с разными скоростями, что неизбежно приведет к размыванию хроматографической полосы—к снижению и расширению пика. Уже одно перечисление причин размывания хроматографической полосы показывает, насколько сложны диффузионные и кинетические процессы в колонке. Учитывая некоторую неопределенность геометрии колонок, по крайней мере колонок с набивкой (колебания в форме и размерах зерен, в их пористости и упаковке, в толщине пленки неподвижной жидкости, в доступности ее поверхности или поверхности адсорбента в порах, можно оценить влияние диффузионных и кинетических факторов на форму хроматографической полосы лишь весьма приближенно. Однако даже такая приближенная теория очень полезна, так как она позволяет выяснить хотя бы относительную роль различных диффузионных и кинетических факторов, влияющих на размывание, и указать тем самым пути ослабления этого влияния. [c.575]

Из этого вывода непосредственно следует, что замедление скорости внутренней диффузии со временем вызвано увеличением пути диффузии. [c.383]

Лроцесс затормаживается по мере его течения. Это торможение является следствием увеличения пути внутренней диффузии со временем и проявляется в том что при малых временах скорость диффузии убывает обратно пропорционально квадратному корню из времени, а количество поглощенного вещества пропорционально корню из времени. Наличие такой закономерности — весьма характерный признак внутренней массопередачи. Следует отметить, что диффузия в полубесконечное тело подчиняется закону квадратного корня для любого времени диффузии. [c.494]

В проточных системах требующееся для разделения количество адсорбента зависит не только от таких факторов, как количество и состав газового сырья, заданная степень извлечения, адсорбционная мощность и селективность действия поглотителя, определяющиеся природой и способом приготовления адсорбента, температура и давление адсорбции, но и от скорости массопередачи к поверхности и внутрь частиц адсорбента путем молекулярной диффузии, конвективного и турбулентного переноса и степени использования внешней и внутренней поверхностей поглотителя. [c.178]

Существует трактовка, которая является выражением другого крайнего случая. Автор н Н. М. Туркельтауб, вместо эффективной толщины пленки, ввели эф зктивный коэффициент внутренней диффузии, а путь диф )узяи приравняли к диаметру зерна адсорбентов. [c.10]

Сопротивление диффузии СО2 во внещней среде, вплоть до поверхности растения, мы будем называть внешним сопротивлением (Рехг) Перемещивание среды приводит как бы к снижению этого внещнего сопротивления, хотя, разумеется, в действительности такое уменьшение сопротивления обусловлено укорочением диффузионного пути (иными словами, уменьшением расстояния до той точки, в которой концентрация СО2 практически совпадает с концентрацией в основной массе среды). Внутренние пути диффузии СО2, от поверхности растения до хлоропластов, проходят либо частично через воздух и частично через воду (листья наземных растений), либо целиком в воде (листья водных растений). В обоих случаях принято считать, что среда неподвижна однако не исключено, что в фотосинтезирующей клетке вблизи хлоропласта, т. е. на конечном участке пути в воде, диффузия СО2 ускоряется благодаря движению цитоплазмы. [c.56]

В тех случаях, когда скорости гетерогенных химических реакций, проводимых на твердых катализаторах, лимитируются диффузией реагируюищх веществ к зоне реакции, часто оказывается целесообразным применять тонко измельченные катализаторы для ускорения внутренней диффузии и создавать интенсивное перемешивание в зоне реакции с целью увеличения скорости внешней диффузии. Для систем жидкость — жидкость скорость реакции может лимитироваться диффузией молекул из объема к поверхности раздела фаз и через пограничный слой. Для интенсификации процесса в системах жидкость — жидкость увеличивают поверхность фазового контакта реагирующих веществ путем увеличения их степени дисперсности и интенсивного перемешивания. [c.273]

Для систем с линейными изотермами в процессах с неподвижным адсорбентом, когда существенными стадиями, определяющими скорость процесса, являются образование жидкой поверхностной пленки и внутренняя диффузия в поры сферических частиц, числовые решения даны в работе Розена [43]. Решения представлены в виде семейства кривых, выражающих зависимость концентрации в выходящем потоке от времени. Числовые результаты были получены путем оценки интеграла с бескопеч- [c.156]

В уравнения (3.15) —(3.17) входят два безразмерных параметра модуль Тиле г( = а]/кр/О и критерий Био В1 = к а/О. Первый пз них равен корню из отношения характерного времени диффузии а /О к характерному времени /ср , что характеризует степень глу-б1П1Ы проникновения реакции в зерно катализатора. Аналогичным путем критерий Био определяет соотпошенпе характеристических времен внешней и внутренней диффузии. [c.56]

Во внутридиффузионной области, т. е. когда общая скорость процесса лимитируется диффузией реагентов в порах зерна катализатора, существует несколько путей ускорения процесса. Можно уменьшать размеры зерен катализатора и соответственно путь молекул до середины зерна это возможно, если одновременно переходят от фильтрующего слоя катализатора к кипящему. Можно изготовить для неподвижного слоя крупнопористые катализаторы, не уменьшая размеров зерен во избежание роста гидравлического сопротивления, но при этом неизбежно уменьшится внутренняя поверхность и соответственно понизится интенсивность работы катализатора по сравнению с мелкозернистым тонкопористым. Можно применять кольцеобразную контактную массу с небольшой толщиной стенок. Наконец, можно готовить бидисперсные [25] или полидисперсные (мультидисперсные) [33, 34] катализаторы, в которых крупные поры являются транспортными путями к высокоразвитой поверхности, создаваемой тонкими порами малой длины (глубины). [c.32]

Обычный путь, по которому реагирующие вещества достигают активной поверхности гранулы катализатора, схематически показан на рис. 11. Для того, чтобы реакция началась, реагенты, находящиеся в массе газового потока, должны быть перенесены к активной поверхности катализатора. Первую стадию этого процесса обычно рассматривают как диффузию реагирующих веществ к поверхности гранулы через окружающую их неподвижную газовую пленку. Достигнув гранулы, реагенты, прежде чем они попадут на активную поверхность, проходят через ее внутренние макро-, микро- и субмикропоры. Продукты реакции, десорбировавшиеся с поверхности катализатора, возвращаются в массу газового потока обратным путем. Любое ограничение, связанное с переносом к активной поверхности или от нее, может привести к более низкой концентрации реагентов и более высокой концентрации продуктов реакции внутри гранулы по сравнению с концентрацией в газовом потоке. По этой причине измерения активности отражают общий эффект и иногда могут сильно отличаться от измерений удельной активности или активности в заводских условиях. [c.49]

Увеличение скорости реакции, протекающей в диф4 области, достигается воздействием факторов, способе возрастанию скорости диффузии — внешней (перемеи агирующих молекул от среды к поверхности катали внутренней (перемещение в порах катализатора). К г торам относятся интенсивное перемешивание увелич .. рости потока, приводящее к турбулентности его уменьшение размера гранул катализатора, например, путем перехода от зерненого катализатора к пылевидному. [c.518]

Массопередача между твердой фазой и движущейся жидкой (газовой нли паровой) фазой складывается из двух процессов 1) перемещения распределяемого вещества внутри пор твердого тела к поверхности раздела фаз (или от нее) вследствие внутренней массоотдачи, или массопроводно с т и 2) переноса того же вещества в жидкости (газе или паре) путем внешней массоотдачи. Иными словами, массопередача является результатом внутренней и внешней диффузии. [c.430]

Дальнейшие исследования показали, что теория Нернста не вполне соответствует действительности. Вычисленная на основе рассмотренных формул толщина диффузионного слоя б оказалась настол1,ко большой (порядка миллиона молекулярных слоев), что нельзя считать его невовлекаемым в процесс перемешивания. В действительности перенос вещества между поверхностью раздела фаз и их внутренними участками обеспечивается не только молекулярной диффузией, но и конвекцией, связанной с движением слоев вещества (конвективная диффузия). Поэтому распределение концентрации в слое у поверхности раздела фаз не должно подчиняться линейному закону. Кроме того, несмотря на то что формула (XIХ.15) во многих случаях практически выполняется, входящая в постоянную к = величина б не имеет определенного физического смысла и не соответствует действительному око-лоповерхностному слою она может быть названа лишь эффективной толщиной диффузионного слоя. Величина б равка толщине воображаемого диффузионного слоя, который в соответствии с изложенными взглядами Нернста обеспечивал бы доставку веществ к поверхности раздела фаз лишь путем молекулярной диффузии. Расчеты, проведенные для отдельных случаев конвективной диффузии, показали, что эффективная толщина диффузионного слоя зависит от характера движения перемешиваемых фаз (отсутствие или наличие завихрений, скорости перемешивания) и от свойств веществ. [c.263]

Совокупность относительно свободных электронов в массе металла может быть названа газом весьма условно. Коренное различие здесь заключается в следующем между электронами, как частицами, заряженными одноименно, действуют мощные силы электростатического отталкивания, тогда как между электронейтральными молекулами реальных газов, наоборот, существуют ван-дер-ваальсовы силы взаимного притяжения. Далее, электроны при обычной температуре самопроизвольно не могут выйти за пределы металлического тела (удерживаются силами внутренней связи с катионами). Молекулы же газа путем диффузии могут занять сколь угодно большое пространство. [c.120]

При больших скоростях потоков доставка веществ к зонам реакции не ограничивает протекания гетерогенных процессов. В этих условиях лимитирующим звеном становится внутренняя массопередача. Поскольку она не зависит от внешних условияй, то в этом случае (иф =7 /(а). Особенности процессов, лимитируемых внутренней массопередачей, состоят в том, что их скорости сильно зависят от пористости твердого тела, и в том, что диффузионное сопротивление увеличивается со временем по мере протекания реакции. Последнее обусловлено удлинением пути диффузии внутри тела. Такое замедление проявляется в том, что скорость диффузии обратно пропорциональна корню квадратному из времени VI, а количество поглощенного или прореагировавшего вещества пропорционально 1 (при малых временах). Эта закономерность— характерный признак внутренней диффузии. Существенно, что при диффузии в полубесконечное тело указанная закономерность справедлива для любого времени. [c.264]

Кннетнка. Процесс И.о. включает 5 последоват. стадий перемещение сорбируемого иона к пов-сти зерна сорбента (1) и внутри него (2), собственно И.о. (3), перемещение вытесняемого иона внутри зерна сорбента (4) и от его пов-сти в р-ре (5). Все стадии, кроме собственно хим. р-ции обмена, носят диффузионный характер. Лимитирующую стадию определяют экспериментально если это хим. р-ция обмена, то скорость процесса не зависит от размера зерен сорбента если внутр. диффузия, то сорбция возрастает после перерывов в опыте (явление отдыха ) если внеш. диффузия, то скорость поглощения зависит от интенсивности перемешивания в статич. условиях или от скорости прохождения р-ра в динамич. опыте. Расчеты диффузионных стадий базируются на законах Фика (см. Диффузия). Коэф. диффузии определяют экспериментально, их значения для внеш. диффузии порядка 10 см /с, для внутренней-от 10 до 10 см /с. Коэф. внутр. диффузии орг. ионов на 1-2 порядка меньше, чем неорг. ионов. Особо крупные орг. ионы (напр., антибиотиков) не проникают во внутр. часть зерен малонабухающих (даже слабосшитых) сорбентов, в результате чего наблюдается состояние ложного равновесия. Поэтому для эффективной реализации таких процессов часто рекомендуют использовать т. наз. поверхностно-слоистые сорбенты, в к-рых ионогенные группы расположены тонким слоем вблизи пов-сти зерен. Уменьщение пути диффузии в результате уменьшения размера зерен (соотв. и межзернового пространства) приводит к резкому увеличению скорости И.о. Вследствие малой энергии активации диффузии скорость И. о. мало зависит от т-ры. [c.261]

С движением слоев веществ (конвективная диффузия) Поэтому распределение концентрации у поверхности раздела фаз не дол жно подчиняться линейному закону Несмотря на то что уравне ние (18 6) часто выполняется, определенная с его помощью ве личина й О/к не соответствует действительному околоповерх костному слою и может быть названа лишь эффективной тол щиной диффузионного слоя Она равна толщине воображаемого диффузионного слоя который обеспечивал бы доставку веществ к поверхности раздела фаз лишь путем молекулярной диффу зии Эффективная толщина диффузионного слоя зависит от ха рактера движения перемешиваемых фаз (отсутствие или наличие завихрений скорости перемешивания) и от свойств веществ Диффузия у поверхности реальных твердых тел зависит от ее шероховатости Кроме внешней диффузшг происходящей в при легающем к твердому телу слое жидкости или газа происходит внутренняя диффузия в порах поверхности Характер внутренней диффузии зависит от количества формы и размера пор Для реакции протекающей в диффузионнои области в зависимости от температуры перемешивания и строения поверхности роль лимитирующеи стадии может выполнять как внешняя так и внутренняя диффузия [c.323]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология