Многофазная система

Учение о равновесии в многофазных системах представляет собой большой раздел физической химии. В задачу авторов этой книги не входит изложение тех вопросов, которые можно найти в специальных монографиях [9, 12, 17, 21]. Как и прежде, мы рассчитываем на подготовленного читателя, которому уже известны из курса физической химии основные законы статики многофазных систем. Поэтому ограничимся только напоминанием некоторых правил, позволяющих строить диаграммы фазовых равновесий, быстро их интерпретировать и проводить несложные вычисления значений концентраций, степеней свободы, масс фаз и т. д. [c.182]

Для пояснения рассмотрим несколько примеров подсчета числа компонентов в однофазных и многофазных системах. [c.349]

Необходимо отметить, что и при отсутствии равновесия число уравнений в системе также будет равно ф, а число переменных к 2. Число степеней свободы многофазной системы, не находящейся в равновесии, выразится также уравнением (3-25). Следовательно, правило фаз Гиббса применимо не только к системам, находящимся в равновесии, но и к системам, стремящимся к равновесию, — см. также первоначальный вывод Гиббса [8]. [c.32]

Работа на этом этапе исследований охватывает также измерения и вычисления физико-химических величин (характеризующих исходные вещества, конечные продукты и реакционные системы), необходимых для проектирования процесса. Это термохимические, термодинамические и термокинетические величины, такие как теплота образования, теплоемкость, энтальпия и энтропия, кинетические константы, плотность, вязкость, коэффициенты теплопроводности и диффузии и т. п. Необходимо располагать значениями указанных величин не только для чистых (индивидуальных) реагентов, но и для их смесей, а также изучить равновесие в многофазных системах, участвующих в процессе. [c.9]

Гетерогенные модели. Если межфазные градиенты концентраций и температур становятся значимыми и влиянием их на гетерогенно-каталитический процесс в реакторе нельзя пренебречь, то уравнения материальных и тепловых балансов должны быть записаны для каждой из рассматриваемых фаз. Математические модели при таком подходе к многофазным системам образуют группу гетерогенных моделей. Причем в зависимости от учета всех процессов переноса (на границах раздела фаз газ-жидкость, жидкость—твердое, в порах катализатора) или только их части модели могут быть двухфазными или трехфазными. [c.236]

Отметим, что многофазные системы используются во многих химических концепциях. В дальнейшем мы будем рассматривать их на примере систем, состоящих из жидкой и твердой фаз, а также из несмешивающихся жидкостей. Системы жидкость — газ (пар) должны быть известны читателю из инженерной химии, так как они связаны с теорией типовых процессов — дистилляции, ректификации, абсорбции [20]. [c.182]

Правило фаз. Правилом фаз (Гиббс, 1876 г.) приходится часто пользоваться, анализируя химические концепции процессов, происходящих в многофазных системах. Согласно этому правилу [c.182]

Для повышения масштаба простых единичных процессов, таких как транспортирование материалов, массообмен или разделение веществ, можно пользоваться расчетными методами. Однако во многих случаях, когда применяются аппараты новых типов, сложные многофазные системы или вещества с недостаточно исследованными физико-химическими свойствами, приходится использовать моделирование как более точный метод масштабирования. [c.446]

Промышленные катализаторы большей частью представляют собой многокомпонентные и многофазные системы. К такого рода составам пришли эмпирически, часто в результате длительного поиска и последующего усовершенствования катализаторов. Одним из оснований для создания сложных катализаторов были наблюдения, что каталитическая активность двух пли нескольких соединений часто не аддитивна, а принимает экстремальные значения. Теоретические основы механизма действия и подбора сложных катализаторов серьезно стали разрабатываться сравнительно недавно и иока еще полностью не ясны. Здесь будут рассмотрены некоторые вопросы теории сложных катализаторов, непосредственно связанные с общей теорией катализа. [c.44]

В непористых мембранах из-за отсутствия пор в плотном слое резко сокращается количество вещества, адсорбированного поверхностью, решающую роль играет растворимость газов в матрице мембраны. Процесс идет по механизму абсорбции, который условно включает стадии поверхностной сорбции и последующего растворения газа при этом возможна диссоциация молекулы газа или образование нового химического соединения. Таким образом, проникающее вещество и матрица мембраны образуют растворы, которые могут быть однофазными (в высокоэластичных полимерах) или гетерофазными (в полимерах композиционно-неоднородной структуры). Во втором случае необходимо различать дисперсную фазу и дисперсионную среду. В полимерах роль дисперсной фазы играют структурные образования, характеризующиеся периодичностью расположения макромолекул и большой плотностью упаковки. Обычно принимают, что проникающее вещество растворяется и мигрирует только в дисперсионной среде, обычно аморфной фазе, обладающей значительной долей свободного объема и большей подвижностью элементов полимерной матрицы. Мембраны, изготовленные из композиционных материалов с наполнителями или армирующими элементами, представляют собой многофазные системы. [c.71]

Задержка какой-либо фазы определяется как ее объемная доля в многофазной системе. [c.663]

Для описания процессов в сложных многофазных системах часто используют формулу сложения диффузионных и химических торможений суммарного процесса. Классическим образцом является при этом закон сложения сонротивлений электрическому току. Другой пример — формула аддитивности фазовых сопротивлений массопередачи, которая рассматривается в гл. И. Однако при переходе к физико-химическим процессам нельзя механически переносить формулу аддитивности сопротивлений, так как она является лишь [c.18]

Анализ химических реакций в многофазных системах связан с использованием условий как химического, так и фазового равновесий. Если компонент I переходит из фазы I в фазу к, то такой переход аналогичен химическому процессу 1 в фазе I—ы в фазе к. [c.24]

При построении зависимости свойств от состава для многофазной системы необходимо учитывать априорную информацию о строении изучаемой системы. Поверхность ликвидуса в системе эвтектического типа представляет собой три пересекающиеся поверхности первичной кристаллизации каждой фазы. Предлагается [38] аналитически описать каждую из этих поверхностей, применяя симплекс-решетчатые планы, затем найти линии их пересечения и точку пересечения этих линий. Поверхности первичной кристаллизации молено выделить при помощи вспомогательного треугольника, вершинами которого служат точки двойных эвтектик двойных диаграмм (рис. 51, в). Образовавшиеся новые треугольники I, П и П1 рассматриваются как исходные. Для рассматриваемой системы РЬ—Сс1—В1 внутри каждого треугольника был реализован неполно кубический симплекс-решетчатый план (табл. 68). [c.268]

В последнее время широкое распространение получают методы механики сплошных сред для описания движения многофазных систем. В этом случае каждая фаза рассматривается как сплошная среда, характеризуемая полем скоростей и давления внутри нее. Вся система представляется в виде многоскоростного континуума взаимопроникающих сплошных сред. Тогда описание движения многофазной системы сводится к заданию условий совместного движения фаз и определению величин, описывающих межфазные взаимодействия. В [31] дается обзор работ, посвященных применению методов механики сплошных сред к многофазным системам, а в [8] приведено их дальнейшее развитие на системы, внутри которых происходит обмен энергий, импульсом и массой, а также на системы, в которых протекают химические реакции. Несмотря на всеобъемлющий характер такого подхода, он остается в большей степени теоретическим, так как предлагаемые математические описания трудно применимы при расчете реальных процессов в силу незамкнутости описания и трудностей вычислительного характера. В свою очередь, например, описание межфазного взаимодействия, поля скоростей и давлений невозможно без упрощающих допущений и проведения экспериментальных исследований. Поэтому основным подходом к описанию движения многофазных систем является получение полуэмпирических соотношений для учета влияния важнейших параметров исходя из общих теоретических закономерностей. [c.289]

Детерминированная составляющая на основе фундаментальных законов переноса массы и энергии позволяет строго теоретически определить скорость протекания того или иного процесса, а следовательно, и кинетическое время /к, необходимое для достижения конечного состояния или завершенности процесса при данной скорости. Однако в промышленных аппаратах действительное время завершения процесса может и не соответствовать времени /к, полученному на основе кинетических законов, так как зависит от условий протекания процесса в аппарате, от характера распределения потоков в аппарате, от их структуры, непосредственно связанной с конструкцией аппаратов, внешним подводом энергии, наличием в аппарате перемешивающих устройств, отражательных перегородок, колпачков, насадок, различной структуры потоков отдельных фаз в многофазных системах и т. п. Очевидно, то расчет процессов сводится к определению и сравнению и прпчем всегда должно выдерживаться соотношение [c.24]

Здесь первое слагаемое дает мощность работы сил давления при изменении объема -й фазы, а второе представляет диссипируемую энергию в -й фазе из-за внутренних вязких сил, проявляющихся как за счет градиентов в поле скоростей так и за счет взаимодействия с другой фазой. Непосредственное определение второго слагаемого в случае многофазной системы является затруднительным. Поэтому для его определения воспользуемся структурой уравнений (1.33) и допущениями, вытекающими из анализа движения включений в несущем потоке среды [c.48]

Получим явную форму критерия равновесия (2.70) для гетерофазной системы. Будем полагать, что энтропия многофазной системы является аддитивной функцией энтропий отдельных фаз [c.145]

Многофазные системы называются гетерогенными. [c.8]

Разнородные системы состоят из молекул или атомов разной природы, и их называют смесями или растворами. К разнородным системам относят также и многофазные системы. [c.7]

Теоретический подход к изучению свойств неидеальных растворов и газовых смесей основан на применении к ним уравнений состояния. Однако на этом пути исследователь встречается с непреодолимыми трудностями. Во-первых, общее уравнение состояния веществ получить невозможно, а частные уравнения состояния применимы не для всех систем. Во-вторых, термодинамические уравнения, которые используют для рещения различных задач уравнения состояния веществ, становятся громоздкими, а точность полученных результатов невелика. Кроме того, выбор уравнения состояния вещества для подстановки их в термодинамические уравнения для описания свойств реальных систем неоднозначен, так как зависит от произвола исследователя. Следует также отметить сложность поведения неидеальных систем вблизи критических условий — при критических давлениях и температурах, особенно в многофазной системе. [c.221]

Подвод реагирующих компонентов в зону реакции и отвод полученных продуктов совершается молекулярной диффузией или конвекцией. При очень сильном перемешивании реагирующих веществ конвективный перенос называют также турбулентной диффузией. В двух- или многофазных системах подвод реагирующих компонентов может совершаться абсорбцией, адсорбцией или десорбцией газов, конденсацией паров, плавлением твердых веществ или растворением их, испарением жидкости или возгонкой твердых веществ. Межфазный переход — это сложный диффузионный процесс. [c.153]

Реакционная масса в процессах жидкофазного гидрирования является многофазной системой [c.12]

Г03. В качестве текучей среды газ имеет те же самые свойства с точки зрения реакции на воздействие силы, что и жидкость. Но по сравнению с жидкостью и твердыми телами газ обладает одним важным дополнительным свойством — высокой сжимаемостью. Однако многие многофазные системы, в которые входят газы, можно считать несжимаемыми, особенно если давление достаточно велико И число Маха для газовой среды мало (0,2). [c.176]

Ограничения на поток. Ограничения, накладываемые на плотности массовых и тепловых потоков, важны при конструировании многофазных систем. Примерами ограничений на плотности массового потока являются критические расходы (имеют тенденцию проявляться в многофазных системах при более низких скоростях, чем в однофазных), захлебывание в системах с противоточным течением (например, в противоточном конденсаторе) и минимальные скорости ожижения в системах с псевдо-ожиженным слоем. Ограничения на плотности тепловых потоков важны при кипении, где превышение предельной плотности теплового потока может вызывать резкое ухудшение коэффициента теплоотдачи, ведущее к низким рабочим характеристикам системы или к опасности, вызванной чрезмерным повышением температуры стенок канала. [c.177]

TavlaridesL. L.,Gal-OrB., hem., Eng. S i., 24, 553 (1969). Анализ многокомпонентной массопередачи с одновременной обратимой химическо реакцие в многофазных системах (с учетом времени пребывания и распределения по размерам пузырей или капель). [c.289]

Лангмюр еще в 1916 г. при кинетическом обосновании правила фаз показал сложность кинетических механизмов, приводящих к многофазной системе, удовлетворяющей условиям термодинамического равновесия [105]. В соответствии с реальным механизмом топо-химических реакций, скорость перехода фаз в катализаторе может определяться как скоростью появления зародышей новой фазы, так и скоростью диффузии атомов в кристаллической решетке и скоростью перестройки последней. Для окисных ванадиевых катализаторов, например, переход V2O4 VjOj протекает по диффузионному механизму [106]. [c.51]

На втором этлпе необходим учет динамики движения фаз и их силового взаимодействия (с целью идентификации поля скоростей у . Здесь возможны два пути. Первый (теоретический) состоит в том, чтобы дополнить группу уравнений (3.8) уравнениями движения фаз, в которые входят члены силового взаимодействия между составляющими. Этот путь ведет к резкому (и зачастую неоправданному) усложнению конструкции модели и снижению ее практической ценности. Второй путь (полуэмпи-рический) состоит в косвенном учете важнейших особенностей динамического поведения многофазной системы эффектов стесненного движения включений (с помощью конструкции сферической ячеечной модели со свободной поверхностью экстремальных условий), распределений элементов фаз по времени пребывания в аппарате, эффектов дробления и коалесценции включений, основное влияние которых сводится к формированию распределений частиц по размерам. [c.139]

В изолированной системе (термостатированная система) между фазами устанавливается равновесие. Для многофазной системы это равновесие характеризуется равенством энергий Гиббса или химических потенциалов между всеми фазами при ДТ=сопз1. Равновесие также определяется равенством летучестей между всеми фазами. Это позволяет рассчитывать летучесть вещества, находящегося в конденсированной фазе. Для этого вначале рассчитывают давление насыщенного пара вещества в жидком состоянии, например, по формуле Вильсона [c.237]

Согласно этому правилу, в равновесной многофазной системе число степеней свободы равно числу компонентов минус число фаз плюс два, если иа систему в шяют два внеилшх факгора Р и Т. [c.44]

Чтобы добиться хорошего суспендирования и смешения компонентов многофазной системы, скорость перемешивания при полимеризацит должна быть не ниже 500 об/мин. Хотя при используемых низких давлениях (3,5—10 атм) и температурах (50—75°С) производительность катализатора невысока, показатель стереорегулярности, как правило, превышает 90%. Однако для достижения показателя стереорегулярности 96— 97%, требуемого большинством промышленных потребителей, из полипропилена, полученного суспензионной полимеризацией, приходится экстракцией удалять атактический полимер. Поэтому для процесса полимеризации в суспензии необходимы большие капитальные и текущие затраты, связанные с очисткой и рециркуляцией растворителя, обезвреживанием сточных вод, экстракцией полимера и его обеззоливанием. В настоящее время процесс полимеризации в суспензии используется в США компаниями Геркулес , Амоко , Экссон и ЮСС кемиклс . [c.202]

Таким образом, гомогенные реакции протекают в ( днофаз)1ых системах, а гетерогенные — в многофазных системах. Следует отметить, что гомогенные и гетерогенные реакции существенным образом отличаются друг от друга как по механизму химического взаимодействия, так и ио многим закономерностям кинетики. [c.89]

Взвешенный слой можно получить в бинарных гетерогенных системах газ — твердое (Г — Т),газ — жидкость (Г — Ж), жидкость — твердое (Ж — Т) и жидкость — жидкость (Ж — Ж — несмешива-ющиеся) при пропускании с определенными скоростями потока менее плотной фазы (газа или жидкости) снизу вверх через слой более плотной фазы (зернистого материала или жидкости). Взвешенный слой получают и в многофазных системах, например при пропуска-нпи газа через суспензию мелких зерен в жидкости. [c.10]

Перепад давления. Очень важно найти перепад давления между двумя точками в потоке многофазной системы. Если нужно обеспечить постоянный расход вещества в системе, то перепад давления определяет мощность перекачивающей системы. Примером такого рода требований может служить конструирование насосов для транспортировки суспензий по трубопроводу. Если, наоборот, неизменным является перепад давлений, существующий в системе, то зависимость между перепадом давления и результирующей скоростью системы важна для определения параметров, зависящих от скорости, таких, как коэффициент теплоотдачи, ограничения по плотности тепловых и массовых потоков и т. д. Для примера можно привести определение скорости циркуляции в вертикальном котле с естественной циркуляцией в дистилляционпой системе, где перепад давления (напор жидкости) фиксирован, а скорость циркуляции — зависимая переменная. Следует заметить, что ниже давление в системе будем обозначать р, а градиент давления в стационарных условиях р142, где г — расстояние по оси в направлении потока. [c.176]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология