Газы—диффузия длина

Очевидно, размеры системы, в которой находится газ, ограничивают длину свободного пробега Тогда перенос массы определяется столкновениями частиц с границей системы и не зависит от потоков других компонентов. Этот режим принято называть свободномолекулярным течением, диффузией [c.54]

В экспериментах на более мощной установке [6] наблюдалось существенное перераспределение плотности нейтрального газа по длине газоразрядной трубки, так что в основной области разряда длина свободного пробега частиц была сравнима или больше поперечных размеров камеры. В силу молекулярного характера движения газа в этом случае для объяснения разделения в области малых давлений можно привлечь рассмотренные выше механизмы кнудсеновской диффузии [c.355]

Использование средней длины свободного пробега (1,2) вместо i для смеси возможно при допущении, что каждый газ препятствует диффузии только другого газа. Это достаточно логично, если рассмотреть действительный процесс столкновений. Когда сталкиваются две одинаковые молекулы, они просто обмениваются головными компонентами количества движения, и это никак не влияет на общую компоненту количества движения частиц в направлении потока. Таким образом, подобные столкновения в нервом приближении не будут влиять на потоки молекул и, следовательно, на диф- [c.168]

Принято, что первый член после знака равенства выражает многоканальность пути в газе, второй — эффект диффузии пробы в газе по длине колонки и третий — эффект сопротивления массообмену, который (как предполагается) определяют диффузией в жидкой фазе. [c.5]

Опытами подобного рода найдены коэффициенты диффузии (при 15° С и атмосферном давлении), приведённые в таблице 16 в качестве ориентировочных данных. В том случае, когда внешнее поле отсутствует или ничтожно мало и все составляющие ионизованный газ-частицы находятся в термодинамическом равновесии, можно, определив коэффициент диффузии В и зная температуру ионизованного газа, найти длину свободного пути данного рода частиц А при условиях поставленного опыта. О диффузии электронов смотрите [943, 944]. [c.261]

Сделана попытка расчета длины колонки и скорости потока газа-носителя, исходя из заданных значений степени разделения и времени анализа. Проведена эксперимент, проверка результатов расчета. Показано, что в случае разделения в-в с близкими коэфф. продольной диффузии длина колонки и скорость потока газа-носителя могут быть рассчитаны с удовлетворительной точностью. [c.22]

В нашей интерпретации роль О в (3.6.38) играет система (3.6.33) и содержательный смысл модели (3.6.32) может быть следующий. Бесконечная каталитическая нить находится в реакторе с газом с температурой стенки То. Предполагается достаточно малая тепловая инерционность нити, так что ее температура практически совпадает с температурой газа. Диффузии реагентов вдоль длины нити X нет, а теплопередачу лимитирует лишь конечная теплопроводность газа. На катализаторе идет реакция с нелинейным механизмом [c.231]

Последующее развитие теории детонации было направлено на описание явления с учетом различных проявлений возмущений, возникающих во фронте детонационной волны. Теоретически рассматривались также некоторые свойства детонационной волны, в частности концентрационные пределы ее распространения. На основании анализа взаимосвязи между детонацией и обусловливающей ее химической реакцией горения Я. В. Зельдович пришел к выводу, что в детонационной волне вследствие большой скорости ее распространения изменение состояния газа происходит на длине свободного пробега молекулы (величина порядка см). В этих условиях теплопроводность и диффузия активных центров не могут принимать участия в механизме распространения детонационной волны. Способность смеси к распространению детонации определяется скоростью химических реакций, обусловливающих ее самовоспламенение во фронте детонационной волны. [c.142]

Обстановка в любой реальной (а не искусственно упрощенной) перемешиваемой системе весьма сложна. Концентрации различных компонентов, измеренные через короткие интервалы времени или через участки аппарата определенной длины, не остаются постоянными. Одновременно протекают диффузия, конвекция и химическая реакция. Природа конвективных перемещений в газе и в жидкости изучена недостаточно, поэтому попытка строго описать такую систему встречается с непреодолимыми трудностями. Чтобы делать какие-либо предсказания в отношении поведения рассматриваемых систем, необходимо использовать крайне упрощенные модели, которые, однако, отражали бы реальную картину достаточно хорошо для практических целей и одновременно не требовали введения большого числа трудно определимых параметров. [c.99]

Допустим, что длина цилиндрического реактора много больше его диаметра и по всей его длине можно принять параболический профиль скоростей. Поток через такую систему можно представить как движение бесконечного числа концентрических колец жидкости или газа (рис. 15, б). На рис. 15, а показано одно из таких колец с радиусами г и г + йг. Поскольку рассматривается влияние только градиента скорости, воздействие других обсуждавшихся выше факторов — изменение температуры и диффузия — полагаем пренебрежимо малым. [c.66]

В случаях, когда определяющим фактором, влияющим на скорость процесса, является массоперенос к внешней поверхности зерен, общая скорость реакции зависит от скорости потока газа. Если бы можно было добиться того, чтобы скорость потока в промышленном реакторе совпадала с ее величиной в опытном реакторе, на котором были получены экспериментальные данные, то проблема была бы решена. Однако в промышленном реакторе линейная скорость и отношение длины слоя к диаметру могут быть совсем другими. По возможности надо стремиться к тому, чтобы экспериментальные данные были получены в условиях, при которых диффузия не играет заметной роли. [c.149]

Если средняя длина свободного пробега молекул намного меньше диаметра поры, то молекулы диффундирующих веществ сталкиваются друг с другом гораздо чаще, чем со стенками поры, и последние не оказывают существенного влияния на скорость диффузии в пористом зерне. В этих условиях диффузия в порах протекает так же, как и в объеме неподвижной жидкости или газа, и скорость переноса вещества вдоль поры, отнесенная к единице ее поперечного сечения, определяется законом Фика [c.151]

Динамическая влагоемкость адсорбентов-осушителей зависит от величины активной поверхности их, доступной для паров воды, длины зовы массопередачи, скорости перемещения адсорбционного фронта и необходимой глубины осушки газа. Теоретически осушенный газ не должен содержать влаги до момента проскока. На практике газ содержит некоторое количество влаги, хотя он намного суше, чем требуется по нормативам эксплуатации газопроводов. При осушке газа для сжижения цикл адсорбции должен заканчиваться несколько раньше момента проскока влаги, когда адсорбционный фронт зоны массопередачи еще находится в глубине слоя. Это связано с тем, что для диффузии остаточных малых количеств паров воды из газовой фазы в твердую (адсорбент) требуется определенное дополнительное время контакта. [c.246]

Массо- и теплопередача в порах. Наиболее важное значение в процессах гетерогенного катализа имеет перенос вещества и тепла внутри пористой частицы катализатора. Перенос вещества в порах осуществляется исключительно путем молекулярной диффузии. Если диаметр поры значительно превышает среднюю длину свободного пробега, то молекулы диффундирующих веществ сталкиваются друг с другом гораздо чаще, чем со стенками поры и последние не оказывают существенного влияния на скорость диффузии в пористом зерне. В этих условиях диффузия в порах протекает так же, как в объеме неподвижной жидкости или газа и скорость переноса вещества вдоль поры, отнесенная к единице ее поперечного сечения, определяется законом Фика - [c.98]

С ростом числа Рейнольдса эти расхождения постепенно уменьшаются. Многие авторы отмечают [10, И ], что в случае потоков жидкости функции распределения времени пребывания в слое обнаруживают длинные устойчивые хвосты . Такое же поведение характерно и для потоков газа в слое пористых частиц или частиц, хорошо адсорбирующих трассирующее вещество [13]. С ростом числа Рейнольдса хвосты проявляют тенденцию к уменьшению и при достаточно больших Не могут совершенно исчезнуть. Появление хвостов вызывает увеличение дисперсии функции распределения и, соответственно, увеличение эффективного коэффициента продольной диффузии и уменьшение числа Нец. [c.219]

Здесь X — координата вдоль реактора 81 и Бз — доли сечения реактора, занимаемые газом и катализатором — линейные скорости потока в жидкости и газе О — эффективный коэффициент продольной диффузии в жидкой фазе Р1 — коэффициент массопередачи между фазами а — поверхность раздела фаз в единице объема реактора г[з — обратное значение коэффициента Генри — удельная внешняя поверхность катализатора в пересчете на единицу длины реактора и единицу сечения /) — эффективный коэффициент диффузии в капиллярах катализатора 5 — координата по радиусу зерна Р ц — внутренняя поверхность зерна катализатора р — скорость реакции по компоненту А в пересчете на единицу внутренней поверхности катализатора ус — стехиометрические коэффи- [c.302]

Исследование кинетики изотермических нроцессов, не осложненных внешней диффузией, в простейших интегральных реакторах, видимо, не связано со значительными ошибками, если диаметр зерен катализатора не превышает 74о диаметра трубки, а длина слоя и скорость потока таковы, что исключено заметное влияние продольного перемешивания. Практически приходится, однако, брать диаметр зерна равным примерно 7в диаметра трубки. Независимость хода процесса от внешнедиффузионных и гидродинамических факторов может быть проконтролирована сравнением результатов, полученных нри одинаковых временах контакта, но с различными линейными скоростями потока газа. Более надежные данные могут быть получены в интегральных реакторах, специально предназначенных для кинетических исследований. [c.406]

Длина свободного пути молекул обратно пропорциональна давлению газа. С разрежением газа она естественно увеличивается, достигая, например, 1 см при давлении 0,009 мм рт. ст. и нескольких километров при высоком разрежении (высоком вакууме). В этих условиях, когда средняя длина пути становится много большей, чем размеры сосуда, столкновения между молекулами газа случаются относительно редко, и каждая данная молекула пролетает от одной стенки сосуда до другой большей частью без столкновений с другими молекулами. В результате такие свойства, как вязкость, диффузия, теплопроводность, которые зависят в основном от межмолекулярных столкновений, существенно меняются. Очень сильное уменьшение теплопроводности газов при высоком разрежении практически используется в термосах, в производственных и лабораторных сосудах Дьюара. Тепловая изоляция достигается в них в основном именно тем, что сосуды делаются с двойными стенками и в пространстве между ними создается высокий вакуум. [c.116]

Здесь Pie — равновесное давление газа а —длина диффузион ного скачка ю — эйнштейновская частота h — характерная дли на элементарной ячейки (h — объем, приходящийся на один атом) о — коэффициент аккомодации т — масса молекулы g — энер ГИЯ активации поверхностной диффузии q — теплота адсорбции 10 — константа, слабо зависящая от температуры в соотношении для коэффициента адсорбции = ю ехр (—qlkT). [c.32]

Рис. 12.10. ПИ-система с газо-диффузи карбонат-ионов в растворах б — анализируемая проба [V — сброс НгЗОд — поток отдающего раствора 1пс1 — поток принимающего раствора кислотно-основного индикатора О — диализное устройство 430 — длина волны детектирования, нм

Однопроводные диффузионные горелки имеют факел большей длины, чем двухпроводные, поэтому целесообразна их установка на вращающихся печах, имеющих большие размеры. Газовоздушная смесь в однопроводных горелках образуется за счет диффузии воздуха в газовую струю. Скорость сгорания газа и длина факела зависят от скорости истечения газа и диаметра выходного отверстия или площади выходных отверстий сопла горелки. Интенсификация смешения газа с воздухом достигается путем увеличения скорости истечения газа. Характеристики и конструкции некоторых однопроводных горелок приведены у Г. С. Вальберга [1962]. [c.63]

И явления, происходйщие в среде разреженного газа (диффузия, испарение и т. п.), изменяются в зависимости от того, преобладают ли при тепловом движении молекул удары их о стенки или взаимные столкновения друг с друго м. Показателем этого является соотношение между средней длиной свободного пробега Я и характерным линейным размером й того сосуда, в котором находится газ. [c.6]

Для оптимальной эффективности колонки следует установить определенную скорость потока газа-носителя. Очень низкая скорость потока нежелательна, поскольку зоны растворенного вещества при длительном пребывании в колонке будут размываться вследствие молекулярной диффузии. Очень высокая скорость нежелательна из-за сопротивления массопередаче. Для каждого разделения обычно существует некоторая промежуточная скорость, являющаяся оптимальной. Наилучшие результаты получают при постоянной линейной скорости потока газа по длине колонки. Лучше всего этого достигают, поддерживая как можно более низкие значения отношения давления на входе к давлению на выходе такие низкие отношения обеспечивают удовлетворительное значение времени удержива- [c.107]

Как уже отмечалось, поперечную диффузию, обусловленную наличием насадки, следует учитывать в связи с поперечными градиентами температур. Необходимость учета продольной диффузии при расчете реакторов существенно зависит от соотношения его длины и размера зерен. Если это отношение равно или больше 100, что обычно имеет место на практике, то влиянием продольной диффузии можно пренебречьОднако в тонких слоях эффект может оказаться значительным [9, стр. 95]. К числу реакторов вытеснения с исключительно тонкими (в указанном смысле этого слова) слоями катализатора относится аппарат, применяемый для окисления аммиака. В нем реагирующий газ проходит всего через три или четыре слоя платиново-родиевой сетки, используемой в качестве катализатора. Если бы не влияние продольной диффузии, то для 100%-ного окисления аммиака хватило бы и меньшего числа таких сеток. [c.64]

Когда среда оптически толста, т. е. глубина проникновения мала по сравнению с характерным размером среды Ь, теплопередача излучением будет приближаться к процессу диффузии. Это происходит вследствие того, что энергия, излучаемая элементом объема, настолько сильно ослабляется, что процесс переноса определяется только местными условиями, т. е. градиентом излу-чательной способности. В данном случае мы имеем прямую аналогию с теплопроводностью в газе, которая описывается кинетической теорией, предполагающей, что энергия переносится молекулами газа на длине свободного пробега. Эта длина предполагается бесконечно малой. Процесс теплообмена излучением может быть представлен как перенос энергии фотонами, перемещающимися на длине свободного пробега излучения или на глубине проникновения. (В этом случае глубина проникновения должна быть бесконечно малой.) Это приводит к так называемому приближению Роселанда для потока излучения [11] [c.11]

Столкновения молекул в газе. Предыдущие результаты получены без учета размеров и формы молекул газа. Однако при рассмотрении частоты столкновений молекул в газе, средней длины свободного пробега и явлений переноса (диффузия, теплопрэподность и вязкость) необходимо принимать во внимание размер молекул. Молекулы реального газа отталкиваются друг от друга при очень малых расстояниях между ними и притягиваются на больших расстояниях, так что при сближении молекулы [c.306]

Авторы [118] объясняют чрезвычайно низкие значения коэффициентов теплоотдачи при Кеэ < 1 на основе модели течения газа по отдельным каналам, мимо обширных плохопроду-ваемых областей зернистого слоя. На основе опытных данных найдена относительная длина этих каналов которая оказалась обратно пропорциональной диаметру зерен. Из этого следует постоянство длины каналов для всех исследованных слоев, что противоречит представлениям о подобии гидродинамических процессов в зернистом слое. Расчетная зависимость при = 10 плохо соответствует опытным данным (рис. IV. 20), но близка к другому теоретическому решению [120], полученному из модели внешнего массообмена шара в слое с использованием представления об эквивалентной сфере по формуле (IV. 58), но без учета постоянной составляющей переноса в пределах этой сферы за счет молекулярной диффузии. [c.162]

Значения, приведенные в этих таблицах, по существу указывают продолжительность жизни атомов X в соответствующих системах. Некоторые соображения о важности влияния стенок могут быть нолучены нрн сравнении времен жизни некоторого атома со средними значениями времени, необходимого ДЛЯ того, чтобы данный атом продиффундировал к стенкам. В фотохимических системах время диффузии (пренебрегая конвекцией) обычно равно —1 сек. Из табл. XIII.3 ясно, что если обрывом на стенках можно пренебречь, то фотолиз должен происходить нри высоких интенсивностях света (превышающих 10 квантIсм сек), при высоком суммарном давлении (достигаемом, например, при добавлении инертного газа) и в больших сосудах. Это не всегда возможно, особенно в системах, в которых длины цепей велики. [c.298]

Для большинства газов DJ примерно равно средней длине свободного пробега и очень близко к 10 см при стандартных температуре и давлении (см. табл. VIII.3), так что в объеме 500 см гд 5 см) значение Р должно быть порядка 0,002/е мм рт. ст. или выше для того, чтобы диффузия имела значение для обрыва на стенках. Таким образом, если эффективность захвата радикала стенкой равна 1, то диффузия играет важную роль при давлениях выше 0,002 мм рт. ст. Однако если е = 10", то это давление равно 20 мм рт. ст. или выше. Ниже этих давлений радикалы гибнут на стенках, но заметные концентрационные градиенты отсутствуют. [c.386]

Зависимость, приведенная для коэффициента турбулентного обмена, аналогична зависимости для коэффициента молекулярной диффузии D= 3lav, где /о—длина пути свободного пробега молекулы, а и — средняя скорость молекулы. Если I не превосходит глубину фронта пламени в ламинарном потоке бн, то поверхность пламени должна остаться гладкой , однако, как оказалось, и в этом случае наличие турбулентности интенсифицирует обменные процессы. Величина 5н равна примерно 1 мм. Теория рассматривает поверхностное горение турбулентных объемов газа, когда 1<8 , и объемное горение, когда [c.166]

Это уравнение предполагает, что свободный радикал ОН, диффундируя к стенке, может адсорбироваться ею и в конечном счете разрушаться в результате гетерогенной рекомбинации с другим свободным радикалом. Ускорение реакции в присутствии инертного газа, как полагают, связано с уменьшением скорости диффузии ОН к поверхности сосуда. Согласно диффузионной теории [22] предполагается, что способность стенки к обрыву цепи е, т. е. среднее число столкновений активного центра со стенкой до его разрушения значительно больше, чем отношение длины свободного пути к диаметру сосуда скорость реакции (V) в этом случае обратно пропорциональна давлению и квадрату дйаметра сосуда. Принимая скорость реакции (V) равной произведению средней концентрации ОН на коэффициент К , можно выразить зависимость скорости реакции ог давления п диаметра сосуда уравнением [c.243]

Диффузия, даже в газах, — процесс отиосительпо медленный. Это объясняется тем, что каждая молекула диффундирующего газа исгиз1тывает огромное число соударений и неремещается по очень сложной траектории, длина которой несоизмеримо велика по сравнению с расстоянием, проходимым молекулой в направлении диффузии. [c.424]

Если линейный размер структурных элементов пористого тела настолько мал, что становится сопоставимым с длиной свободного пробега молекул (например, при кнудсеновской диффузии молекул газа в порах катализатора), то целесообразно применение так называемой модели пылевидного газа [55, 56], представляющей элементы твердого скелета пористого тела в виде тяжелых неподвижных макромолекул, способных рассеивать, адсорбировать и десорбировать молекулы газовой смеси. Иными словами, твердое вещество пористого материала формально рассматривается как равноправный компонент газовой смеси (пылевидный компонент) со своей концентрацией, молекулярной массой, парциальным давлением и т. п. Газовую смесь вместе с пылевидным компонентом называют псевдогазовой. В рамках модели пылевидного газа в принципе удается преодолеть основные трудности квази- [c.141]

Рассмотрим теперь, в какой мере следует учитывать эти эффекты ири расчете реактора. Возыйем вначале реактор вытеснения цилиндрической формы, заполненный только реакционной смесью. В таком реакторе иоток может быть либо ламинарным, либо турбулентным. В нервом случае действуют обычная молекулярная диффузия и конвекция, вызванная неравномерностью распределения температур. Если длина реактора значительно больше его диаметра, как это обычно имеет место в действительности, молекулярная диффузия в продольном направлении, как правило, почти не сказывается на работе реактора. Тем не менее, поперечная молекулярная диффузия может оказаться существенной, по крайней мере, в газах. Как уже указывалось, она будет снижать влияние распределения скоростей, приводящего к отклонению от режима идеального вытеснения. К этому вопросу, рассмотренному в работе Босворта 18], мы вернемся в 2. 7. Конвективный перенос в радиальном направлении может иметь аналогичный эффект, т. е. способствовать приближению к модели идеального вытеснения. Продольный конвективный перенос, который может наблюдаться в вертикальных цилиндрических аппаратах при сильном нагревании жидкости или газа, оказывает противоположное воздействие и может значительно снизить производительность реактора по сравнению с рассчитанной на основе модели идеального вытеснения. Этого можно избежать, правильно выбрав конструкцию реактора, например, использовав перегородки, либо горизонтальный реактор вместо вертикального. [c.60]

Исходя из статистических исследований такой модели, де Ионг и Сафман вывели зависимости для определения коэффициентов продольной и радиальной диффузии. Авторы исходили из предположения, что все каналы имеют некоторую длину м, и что скорость жидкости в каждом канале одинакова или изменяется по параболическому закону. Предполагается также, что скорость потока зависит от угла, образуемого осью канала и направлением потока. Уравнения, полученные этими авторами, кроме скорости течения и диаметра зерна катализатора, учитывают молекулярную диффузию и величину пути, пройденного жидкостью в слое. Коэффициент диффузии для газов и жидкостей различен и возрастает с ростом длины реактора. [c.41]

Если на скорость процесса влияет внутренняя диффузия, то ее можно снизить уменьшением длины пор, т. е. уменьшением диаметра зерен. Это, в свою очередь, приводит к возрастанию сопротивления протеканию газа сквозь слой. Неподвижный слой неудо- [c.138]

Условные обозначения - доля жидкости, прошедшая через тарелку в контакте с газом (паром) О - коэффициент диффузии, м /с г - безразмерная длина X - фактор диффузион-ього потенциала (тС/1) я - число ячеек - диаметр колонны, м Ас, Ь - высота и длина сливной планки, м ш - скорость пара в аппарате, м/с т - среднее время пребывания на тарелке, с т, - время пребывания в /-й точке. [c.91]

С Со —текущая и начальная концентрации, мол. доли Т, — текущая и начальная температуры, °К — температура кладо-агента, °К о эф,, — эффективные коэффициенты радиальной и продольной диффузии, м 1сек Я эф.,Лэф.—эффективные коэффициенты радиальной и продольной теплопроводности, ккал-м X хсек -град а — общий коэффициент теплопередачи через стенку трубки от слоя катализатора к охлаждающей среде, ккал- -сек- X X град I — радиус и длина трубки, м г, I — текущие радиус и длина трубки, м V — скорость газа (в расчете на нормальные условия), м1сек Ср—теплоемкость газа, ккал-м -град Qp — тепловой эффект реакции, ккал моль X, 0) — кинетическое уравнение Хц, 00 — степень превращения и безразмерная температура на входе в реактор. [c.485]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология