Диффузия через пористую стенку

Рис. 3. Скорость диффузии водорода и воздуха через пористую стенку цилиндра

Данные и допущения. Штукатурка негигроскопична, имеет толщину 12,7 мм и порозность 0,35. Общее давление как внутри комнаты, таки вне ее 0,101325 МПа. Комната воздухонепроницаема за исключением того, что штукатурка пористая. Коэффициент извилистости для диффузии через пористую стенку равен 4,0. [c.111]

Эффузия (истечение) газов — процесс, тесно связанный с диффузией. Однако между ними есть некоторое отличие. Диффузией называется поток газа из области с более высоким давлением в область с более низким давлением через пористую стенку [c.17]

Другим видом поляризации, которую необходимо устранить в элементах, является концентрационная поляризация, вызванная расходом активных веществ в процессе генерирования тока. Непосредственно активными веществами в водород-кислородном элементе являются атомы водорода и кислорода, образующиеся при разложении молекул газообразного водорода и кислорода. Так как электродный процесс может происходить только на той части поверхности твердого электрода (в данном случае платинового), которая находится в контакте с электролитом, необходимо, чтобы она омывалась избыточными количествами водорода и кислорода. Этого трудно добиться, если электрод изготовлен в виде пластинки из твердого металла. В этом случае активное вещество, состоящее из газовых пузырей, омывающих поверхность металла, и из газа, растворенного в электролите, подходит к электроду в результате относительно медленной диффузии, и при больших токах нагрузки очень быстро наступает сильная концентрационная поляризация. Для ее уменьшения целесообразно делать электроды из пористого материала, например в форме трубок с пористой стенкой, через которую газы под давлением проникают в электролит. Вследствие этого значительно ускоряется газоснабжение, уменьшается концентрационная поляризация и увеличивается мощность элемента. [c.233]

Влияние столкновений между молекулами. Значение 5 зависит также от структуры фильтра и от отношения частоты столкновений молекул со стенками пор к частоте столкновений молекул друг с другом (см. разд. 3.1.2), т. е. тем самым от режима газовой диффузии через пористый фильтр (см. разд. 3.1—3.7). [c.56]

Здесь d — гидравлический диаметр канала высокого давления и Sh — число Шервуда для ламинарного потока. Гидравлический диаметр определяется как отнощение учетверенной площади поперечного сечения канала к смачиваемому периметру сечения d— удвоенный радиус круглого сечения, удвоенное расстояние между параллельными пластинами или разность диаметров кольцевого сечения. Число Шервуда Sh (.а ) уменьшается с удалением от входа и становится постоянным в полностью развитом пограничном слое (x SOd). Так, для щели между пористой пластиной и сплошной стенкой имеем Sh = 70/13 [3.151] для щели между двумя пористыми пластинами Sh = 70/17 [3.26, 3.151] для цилиндрического канала с пористыми стенками Sh = 48/ll [3,152]. Из формулы (3.108) следует, что коэффициент перемешивания Z- l, когда скорость оттока у - 0 (т. е. когда диффузия через пористый фильтр отсутствует). [c.96]

Таким образом, при ограниченных размерах пробы, вводимой в кювету, и рациональной форме кюветы потери паров обусловлены только диффузией пара через открытые отверстия и через пористые стенки кюветы. [c.286]

Кроме диффузии через отверстия необходимо учитывать диффузию паров через пористые стенки графитовой кюветы. Воспользуемся экспериментально измеренным коэффициентом диффузии СОг через графит в атмосфере азота Щ Dl — 2,2 см сек. Температурная зависимость коэффициента диффузии в этом случае выражается формулой [c.288]

При ограничении диффузии паров через пористые стенки кюветы путем футеровки стенок, использовании длинных и узких кювет и их равномерном разогревании расчет выноса паров из кюветы сводится к чрезвычайно простой диффузионной задаче, а именно диффузии паров в трубке от центра к открытым отверстиям, в плоскостях которых концентрацию паров можно считать равной нулю в результате конденсации паров на холодных поверхностях контактов и холодильника и конвективных потоков около отверстий раскаленной кюветы. [c.370]

Метод стационарного режима может быть реализован с капиллярно-пористым материалом цилиндрической формы. Дифференциальное уравнение стационарной диффузии в цилиндрических координатах имеет вид сРС/йг + (1С/(1г)/г = 0. Решением этого уравнения является логарифмический профиль концентрации, а диффузионный поток через цилиндрическую стенку, определяемый законом Фика и дифференцированием логарифмического профиля, записывается следующим образом [c.58]

Утечки зависят от характера и размеров неплотностей в оборудовании, пористости материала, в том числе от характера и расположения пор, разности давлений снаружи и внутри аппарата, а также от физических свойств рабочей среды. Проникновение газов и жидкостей из аппарата в окружающую среду может происходить вследствие диффузии через стенки и уплотняющие материалы. [c.157]

Потери паров из кюветы могут быть связаны с тремя различными процессами с диффузией атомов через открытые отверстия и пористые стенки кюветы, с конвекцией около нагретой поверхности кюветы и с выносом избытка паров вещества по сравнению с объемом кюветы. [c.286]

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]

Экспериментальные данные по определению коэффициента извилистости Т через уравнение (IV.9) удовлетворительно согласуются с величиной Т, определяемой по электропроводности жидкости, залитой в слой из неэлектропроводных зерен (раздел 11.4). К процессам диффузии в зернистом слое при неподвижной жидкости (газе) тесно примыкают явления диффузии внутри пористых тел (катализаторов, адсорбентов, ионообменников), весьма существенные для процессов катализа и различных вариантов сорбции. Зависимости типа (IV. 9) действительны и для этих процессов, но при радиусе пор, имеющем один порядок с величиной свободного пробега молекул, необходимо учитывать специфические эффекты взаимодействия молекул газа и стенок капилляров. [c.206]

В рассмотренном примере частицы растворителя и растворенного вещества диффундируют в противоположных направлениях. Такой случай называется встречной или двусторонней диффузией. Иначе будет обстоять дело, если между двумя растворами поместить перегородку, через которую растворитель может проходить, а растворенное вещество — не может. Такие перегородки, получившие название полупроницаемых, существуют в природе, а также могут быть получены искусственно. Например, если пропитать глиняный пористый цилиндр раствором медного купороса, а затем погрузить его в -раствор гексациано-(П) феррата калия (К4[Ре(СЫ)б1), то в порах цилиндра осядет гексациано-(П)феррат меди. Обработанный таким образом цилиндр обладает свойствами полупроницаемой перегородки через его стенки могут проходить молекулы воды, но для молекул растворенного вещества они непроницаемы. [c.221]

В установке, изображенной на рис. 1, подача атомов цезия в рабочий объем 5 через стекло 3 осуществляется установлением тока определенной величины. Из рабочего объема атомы цезия попадают на пористый вольфрам 6 (размер пор до 50 мк, толщина 1 мм), находящийся при постоянной температуре 1200°С. Поток внутри пористой перегородки при постоянной температуре делится на две части объемное течение атомов, диффундирующих под действием градиента давления, и поверхностное движение, где диффузия вдоль поверхности стенок пор происходит под действием градиента концентрации. [c.90]

Однако образование термостабильных карбидов может значительно затруднять определение, например, бора и урана. Недостатком графита является также его пористость, которая является причиной пропитывания вводимым раствором тонких стенок кюветы, что при атомизации приводит к потерям атомов вследствие их диффузии через стенки кюветы. Этот недостаток в значительной мере можно устранить, применив кювету с поверхностью из пиролитического графита, который не пропитывается жидкостью, при высоких температурах менее газопроницаем, а также проявляет меньшую реакционную способность при образовании карбидов. Хотя поверхность графитовых атомизаторов может быть модифицирована, например, образованием нелетучего карбида (Та, Ш) и использованием стеклоуглерода, подавляющее большинство аналитических задач в настоящее время решается с помощью основных графитовых кювет, изготовленных из материала с большой плотностью, или же кювет, покрытых пиролитическим графитом, которые поставляются изготовителями оборудования для ЭТА. [c.80]

Водород имеет наибольшую скорость диффузии из всех газов как при смешении с другими газами, так и при его прохождении через мелкие отверстия или пористые стенки. Это объясняется тем, что средняя скорость теплового движения молекул водорода, как было указано (стр. 43), намного превышает скорость молекул других газов. Поскольку кинетическая энергия молекул [c.313]

Еще один подход, который может использоваться для описания транспорта через пористые мембраны, это фрикционная модель, или модель внутреннего трения. В ней прохождение газа через пористую мембрану рассматривается как сумма вязкостного потока и диффузии, т. е. поток всегда смешанный. Постулируется, что поры столь узкие, что свободный транспорт молекул растворенного вещества через поры невозможен и всегда существует определенное трение между растворенным веществом и стенкой поры, а также между растворителем и стенкой поры или растворителем и растворенным веществом. Сила трения Е в расчете на моль линейно связана с различиями скорости или с относительной скоростью. Коэффициент пропорциональности этой зависимости называется коэффициентом трения /. Рассматривая массоперенос растворителя и растворенного вещества и принимая стенки поры неподвижными Ут = 0), можно записать [c.230]

Массоперенос веществ через пористые клеточные стенки внутри растительного сырья состоит из процессов свободной молекулярной диффузии в клеточном соке (растворе) и внутренней диффузии через клеточные мембраны. Скорость массопереноса через мембрану при этом зависит от толщины и количества слоев мембраны, числа и диаметра пор, которые колеблются в широких пределах в зависимости от вида сырья. [c.76]

Рассмотрено явление возникновения неоднородности фильтрационного потока газа при течении через неподвижный зернистый слой. Предложена идеализированная модель течения, представляющая обтекание пористого элемента в канале. Асимптотический случай малой величины зазора между пористым элементом и стенкой канала соответствует условиям проявления неоднородности. Отмечено влияние конвективной диффузии в приграничной зоне на формирование крупномасштабной неоднородности. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных свидетельствует об адекватности предложенной модели. Пл. 3. Библиогр. 19. [c.175]

Разделение смесей газов на компоненты может быть осуществлено при помощи мембранных методов (см. 18.5). Для разделения могут быть использованы как пористые, так и непористые мембраны. В случае применения пористых мембран размер пор должен быть меньше, чем средняя длина свободного пробега молекул. При этом условии перенос молекул газа через мембрану будет происходить за счет так называемой кнудсеновской диффузии. Вероятность столкновения молекул между собой будет пренебрежимо мала по сравнению с вероятностью столкновения молекулы со стенкой 1юры мембраны. Молекулы будут проникать через мембрану со скоростью, обратно пропорциональной корню квадратному из молекулярной массы молекулы. Поэтому при помощи пористых мембран могут разделяться газовые смеси, состоящие из компонентов, молекулярные массы которых заметно различаются. Пористые мембраны отличаются сравнительно высокой проницаемостью, но низкой селективностью. [c.44]

К коллоидным капиллярно-пористым телам относятся материалы растительного и животного происхождения, которые частично применяют в химической технологии, а также пористые полимеры. В последних перенос вещества через стенки пор осуществляется за счет молекулярной диффузии и может либо подчиняться закону Фика (первая подгруппа коллоидных капиллярно-пористых материалов), либо не подчиняться (вторая подгруппа) — в зависимости от масштаба и скорости происходящих в материале структурных изменений. [c.537]

В коллоидных капиллярно-пористых материалах характер диффузии зависит от того, являются ли поры замкнутыми или образуют сквозные, сообщающиеся между собой каналы. В материалах с замкнутыми порами диффузия молекул через стенки пор (наиболее медленная стадия процесса) лимитирует общую скорость диффузии, при этом коэффициент диффузии имеет тот же порядок величины, что и в материале, составляющем стенки пор. [c.537]

В теории рассматривается модель разделяющего процесса, протекающего в колонке длиной Ь поперечного сечения Е, которая гомогенно заполнена шарообразными зернами адсорбента со средним радиусом Я, причем радиус зерен мал по сравнению с радиусом колонки. Внутренняя пористость адсорбента равна е внешняя пористость адсорбционного слоя составляет 8 , а свободный объем колонки, не заполненный зернами, равен ЪеЕ. Газ-носитель проходит через свободное пространство с объемной скоростью ю, так что линейная скорость и = ю/ВеЕ. Молекулы адсорбата уносятся газом-носителем в направлении его тока с определенной линейной скоростью и одновременно протекают следующие транспортные явления 1) продольная диффузия адсорбата в среде носителя 2) вихревая диффузия 3) перенос молекул адсорбата через неподвижный слой на внешней поверхности зерен адсорбента 4) радиальная диффузия адсорбата внутрь пор адсорбента 5) перенос продиффундировавших молекул адсорбата через неподвижный слой к стенкам пор 6) адсорбция молекул на стенках пор. [c.445]

Математическая обработка систем с более сложной геометрией гранул усложняется. Арис [11] и Уокер, Русинко и Остин [358] предложили зависимости для пористого неограниченного стержня (или для стержня с изолированными концами). В работе [И] рассмотрена также реакция на пористом стержне с открытыми концами. Векслер [361] дал математический анализ случая контактирования газов с пористым пустотелым цилиндром. Он также рассмотрел случай течения реагента в открытом цилиндре при противоточном движении в нем инертной жидкости. Результаты теоретического анализа подобного случая опубликованы также Хаутином и Мар-доком [137]. Они исследовали окисление графитовых труб воздухом, продувавшимся через пористые стенки. Поры имели относительно большой радиус и общий поток рассматривался как сумма потоков, обусловленных молекулярной диффузией, вынужденным течением через поры и изменением объема в результате реакции. [c.135]

Существует несколько способов формирования таких границ. Один из первых —это изучение диффузии через пористую мембрану (фильтр), разделяющую раствор и растворитель, проницаемую для макромолекул. Постепенное выравнивание концентрации по обе стороны от мембраны неоднородно, поэтому прибегают к перемешиванию слоев жидкости, прилегающих к мембране, магнитными мешалками. Тем не менее в таком виде эксперимент дает не очень постоянные результаты, из-за чего в настоящее время эту методику применяют редко. Узкую границу между раствором и растворителем, как правило, формируют другими методами, например, надвиганием одного столбика жидкости на другой, выдвижением пластинки, разделяющей раствор и растворитель, с помощью капилляра, движущегося внутри ячейки по мере отсасывания размытой области раздела двух жидкостей [65]. Широкое распространение получили в настоящее время кюветы с подсла-иванием (под действием собственного веса) более тяжелой жидкости под менее тяжелую [66] с отсосом границы раздела через капилляры [67], одну [68] или две [69] щели в стенке кюветы. [c.35]

Зерненые пористые осушители поглощают влагу лучше, чем плавленые. При умеренной скорости прохождения газа (два-три пузырька в секунду) и небольшом количестве примесей достаточно использовать колонки высотой 50 см или поглотительные трубки такой же длины. Резиновые шланги большой длины для соединения сосудов применять не следует из-за диффузии через их стенки влаги воздуха. Высушенный газ, хранящийся в стеклянном сосуде, может снова поглотить влагу с его стенок. Водяные тончайшие пленки очень прочно удерживаются стеклом и удалить их не удается даже таким осушителем, как P4O1Q, в течение месяца. Сосуды перед хранением сухого газа лучше прокалить в слабом токе этого газа. Кварцевое стекло и стекло марки "пирекс (см. разц. 1.1) адсорбируют влагу много меньше, чем стекла других сортов. [c.440]

Чтобы установить характер распределения веществ и роль переноса в порах катализатора, предложен метод диафрагм [11]. Для определения диффузии через диафрагмы из пористого катализатора готовят цилиндрическую пластинку заданньк размеров с плоскими параллельными стенками и монтируют ее, в трубке реактора, разделяя последний тем самым на две камеры. Обмен газа между этими камерами возможен только через пластинку путем диффузии газа через ее поры. Эффективный коэффициент диффузии через поры пластинки рассчитывают по уравнению Фика [c.120]

Reid и Lewis описывают следующий метод получения этаноламинов аммиак и окись этилена вводятся в реакцию пропусканием тока раствора одного из реагирующих веществ при температуре ниже 50° вдоль пористой стенки при одновременной диффузии через последнюю другого реагента. В другом процессе окись этилена добавляется к юдаому раствору аммиака Так например 2600 ч. окиси этилена медленно прибавляются к 3870 ч. 25%-ного водного раствора аммиака при температуре 25—30°. Получается триэтаноламин с 90—95%-ным выходом. Если прибавить 352 ч. окиси этилена к 3400 ч. [c.597]

В процессе сушки химические реакции не протекают, а процесс помутнения, наблюдаемый во втором периоде, объясняется удалением влаги из пор шариков с заменой ее воздухом. Особенно важное значение имеет конец сушки (период пропарки), когда происходит диффузия водяного пара из внутренних пор шариков через капиллярные отверстия к поверхности. Жидкость при движении в частично обезвоженной структуре шариков оказывает расклинивающее действие на стенки капилляров, по которым опа перемещается капиллярное давление достигает десятков атмосфер. Столь значительные напряжения могут вызвать появление трещин, поэтому быстрая сушка в этот период опасна. Пропитка шариков перед сушкой растворами поверхностно-активных веществ, снижающими поверхностное натяжение выделяющейся жидкости, способствует снижению интенсивности капиллярного движения в пористой структуре шариков во время сушки и тем уменьшает напряжения. Применение растворов высокоэффективных нейтрализованных контактов вызывает незна- [c.66]

Рассмотрим, например, электролиз водного раствора Na l для получения NaOH и lj. Электролиз осуществляется через стенку из пористого бетона, которая препятствует диффузии растворов из катодной в анодную зону, и наоборот (рис. 130). [c.245]

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]

Парогазовая смесь щелочного металла с инертным газом, образующаяся путем диффузии молекул цезия в поток аргона в устройстве для подачи пара цезия в контур, поступала в теплообменник-конденсатор, где происходила поверхностная конденсация цезия на стенках трубки и объемная конденсация на центрах конденсации, имеющихся в потоке. Далее рабочий поток, содержащий субмикронные капли тумана, поступал через просвечивающее устройство в фильтрирующее устройство, состоящее из участков 6—8 контура. Фильтрующая пластина 6, выполненная из стеклянной пористой пластины № 1 диаметром 22.8 мм, толщиной 3 мм или из никелевой сетки диаметром 22.8 мм, толщиной 100 мкм, вставленная в латунную оправку и закрепленная в подводном и отводном конусах, представляла собой укрупнитель капель. [c.191]

Мембранное газоразделение. Это процесс разделения на компоненты газовых смесей или их обогащение одним из компонентов. При использовании пористых мембран с преимущественным размером пор 0,005-0,03 мкм разделение газов происходит вследствие так называемой кнудсеновской диффузии. Для ее осуществления необходимо, чтобы длина свободного пробега молекул была больше диаметра пор мембраны, т.е. чтобы частота столкновений молекул газа со стенками пор превышала частоту взаимных столкновений молекул. Поскольку средние скорости молекул в соответствии с кинетической 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 молекулярной массой, ретант (концентрат) - с большей. Коэффициент разделения смеси Кр = / 2 = где и 2 число молей компонен- [c.331]

Таким образом, коэффициент турбулентного перемешивания определяется фор.мулой (3.108) с коэффициентами взаимной диффузии Di2, так как даже при турбулентном течении вблизи стенки суи1ествует ламинарный подслой. Формула (3.125) подтверждается экспериментальными данными по массопередаче, полученными при измерениях коэффициента обогащения легкой фракции (см. разд. 3.4.2) изотопов аргона на пористом фильтре [3.155]. На рис. 3.16 показана зависимость отнощения a/d от входного числа Рейнольдса Reo для значения числа Рейнольдса в оттоке через фильтр Ra = 10. [c.101]