Гетерогенные процессы движущая сила

Для обратимых гетерогенных реакций движущая сила процесса так же описывается уравнением (9.5), в котором [c.97]

В уравнениях (IV,43) (IV,46) величинами, определяющими скорость процесса, служат константа скорости процесса (реакции) в гомогенных средах или коэффициент массопередачи в гетерогенных АС — движущая сила процесса и — реакционный объем Р — поверхность соприкосновения реагирующих веществ. [c.86]

В гетерогенных системах различают прямоточные, противоточ-ные и перекрестные процессы. Такой вид классификации необходим для определения характера изменения движущей силы процесса по высоте (длине) реактора. Таким образом, даже упрощенная классификация процессов, принятая в общем курсе химической технологии, довольно сложна, поскольку она отражает всесторонний подход к изучению разнообразных химико-технологических процессов, существующих в промышленности. [c.38]

При наличии разности адсорбционных потенциалов (например, при контакте частиц нефтяного кокса со связующим) система при определенных условиях расслаивается, и на контактной поверхности, как ранее было сказано, образуется адсорбционный слой. Происходящий при этом процесс, движущей силой которого является разность адсорбционных потенциалов, Песков назвал гетерогенной коагуляцией (гетерокоагуляцией). При пропитывании нефтяным пеком электродных изделий, изготовлении электродных масс создают специальные условия для гетерогенной коагуляции желательных компонентов (асфальтенов или полициклических ароматических углеводородов) на поверхности углеродистых материалов. [c.65]

Каждый раз, когда две системы с различны 1и потенциалами вступают во взаимодействие, происходит выравнивание потенциалов за счет изменения соответствующих факторов емкости. Так, давление выравнивается за счет изменения объема, химические потенциалы — за счет изменения массы (концентрации) вещества. Поэтому химический потенциал является движущей силой процессов, связанных с превращением веществ. Если эти процессы происходят в гомогенной среде, то они приводят к установлению химического равновесия в гетерогенной среде они приводят к фазовому равновесию (см. П.6). [c.119]

Во-первых, надо выделить некоторое свойство системы, которое обусловливает скорость превращения. Этот фактор называют движущей силой превращения и выбирают, исходя из термодинамических соображений, как отклонение от равновесия. Обычно используемой движущей силой является разность температур для теплопередачи, разность концентраций для массопередачи и удаление от равновесия для химической реакции. Следовательно, для гетерогенных процессов, включающих стадии массопередачи и последовательные химические реакции, можно написать [c.325]

Примечание. Сравнивая уравнения (г) и (е), можно видеть, что если различные движущие силы не являются линейными функциями параметра системы, то выражения для суммарной скорости процесса представляют собой не простые соотношения. Эта особенность влияет на методику нахождения скоростей реакций для гетерогенных систем. Когда химическая реакция протекает по первому порядку, общее выражение скорости, учитывающее массоперенос, может быть выведено без затруднений. Однако, если реакция имеет не первый порядок и необходимо получить уравнение скорости сложного процесса, то обычно выбирают такие экспериментальные условия, при которых химическую стадию без большой ошибки можно рассматривать, как реакцию первого порядка. [c.326]

Проводя процесс разделения гетерогенных систем под действием центробежных сил, можно существенно интенсифицировать его по сравнению с отстаиванием благодаря увеличению движущей силы. [c.217]

В целом получение карбамида — гетерогенный процесс в системе Г—Ж, протекающий в кинетической области, причем скорость его лимитируется протекающей наиболее медленно стадией дегидратации карбамата аммония в расплаве. На равновесие и скорость синтеза карбамида влияют давление, температура и состав системы. Поскольку карбамат аммония обладает высоким давлением паров и, кроме того, синтез в целом протекает с уменьшением объема газа, то равновесный выход карбамида растет с увеличением давления (рис. 59). Скорость процесса и фактический выход карбамида также резко увеличиваются с повышением давления в результате возрастания движущей силы процесса, т. е. возрастания концентрацин газообразных реагентов. Скорость процесса, в частности скорость лимитирующей стадии (б), резко возрастает с повышением температуры, в результате чего растет фактический выход карбамида. Из рис. 60 видно, что выше 180°С кривые выхода проходят через максимум. При дальнейшем увеличении времени пребывания реакционной смеси в зоне нагрева выход карбамида падает из-за усиления побочных реакций. Выход продукта можно также увеличить применением избытка аммиака в исходной смеси по отношению к стехиометрическому соотношению [c.157]

Подобно тому, как температура является движущей силой при теплопередаче, так и химический потенциал является движущей силой при переходе массы. Он приводит к установлению химического равновесия (и фазового, если передача массы происходит в гетерогенной системе, т. е. между фазами). Подобно другим факторам интенсивности (в соответствующих процессах), химический потенциал вещества по мере протекания процесса выравнивается и в момент наступления равновесия он становится одинаковым во всех сосуществующих фазах, в которых находится данное вещество (см. с. 120). Таким образом, химической переменной является количество вещества. Избыток вещества как бы компенсирует меньшую силу его химического сродства. [c.116]

Диффузия реагентов, таким образом, играет важную роль в гетерогенных процессах. Диффузия — движение частиц среды. (молекул, атомов, ионов, коллоидных частиц и т. п.), приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций (вернее, активностей) частиц данного сорта в рассматриваемой системе. Тем самым движущей силой диффузии служит разность активностей компонентов системы в разных ее частях. В результате гетерогенной реакции, протекающей в некотором месте реакционной среды, активности исходных компонентов-реагентов здесь уменьшаются, чем и вызывается направленный поток вещества в зону реакции. Одновременно происходит противоположный процесс удаления продуктов реакции из зоны взаимодействия. Оба эти потока осуществляются диффузионным путем. [c.227]

Если трудно определить поверхность соприкосновения взаимодействующих фаз, проводят расчет на единицу реакционного объема V, т. е. применяют для расчета гетерогенных процессов формулу (П.52). Таким образом величины, определяющие скорость процесса к, V, Р, не зависят от концентраций взаимодействующих веществ и потому, при прочих постоянных условиях, могут оставаться неизменными в течение всего процесса. Уменьшение скорости процесса во времени соответствует снил ению движущей силы его. [c.59]

Для гетерогенных процессов массопередачи изменение концентрации компонентов различно в прямоточных, противоточных и перекрестных процессах соответственно различны и формулы для вычисления средней движущей силы. Рассмотрим эти типы процессов. Применительно к газожидкостной гетерогенной системе направление движения реагирующих фаз в аппарате показано на рис. 10. Прямоток характеризуется движением реагирующих фаз в одном направлении, противоток — навстречу, а перекрестный ток — под углом друг к другу. [c.61]

Для проведения гомогенных процессов применяются все основные типы реакторов, рассмотренных в гл. П1. Устройство реакторов для проведения гомогенных процессов проще, чем устройство реакторов для гетерогенных процессов, ввиду легкости перемешивания. Все реальные аппараты занимают промежуточное положение между аппаратами идеального вытеснения и полного смешения. Движущая сила процесса в реальных реакторах меньше, чем в реакторах идеального вытеснения. Следовательно, в реакторах для гомогенных процессов перемешивание необходимо усиливать только до перехода процесса из диффузионной области в кинетическую, дальнейшее же усиление перемешивания снижает скорость процесса. В некоторых случаях бывает необходимо усиление перемешивания и в кинетической области, например, для устранения местных перегревов реакционной смеси, для усиления теплопередачи между реакционной смесью и теплообменными поверхностями и т. п. Конструкции реакторов зависят от характера среды (газ, жидкость), параметров процесса и свойств соединений, участвующих в реакциях. [c.145]

Увеличение движущей силы гетерогенного химического процесса достигается улучшением физико-химических условий его проведения, т. е. повышением концентрации реагирующих веществ, проведением процесса при оптимальной температуре и давлении и т. п. Развитие межфазной поверхности достигается совершенствованием конструкции реакционных аппаратов, а также изменением гидродинамических условий процесса. Увеличение коэффициента скорости к для процессов в диффузионной области достигается главным образом повышением турбулентности взаимодейству- ющих фаз, в результате которого происходит уменьшение диффузионных сопротивлений и непрерывное обновление межфазной поверхности. [c.153]

Разность Снас—С=ДС называется движущей силой процесса, что вытекает из физически очевидного предположения о том, что реагируют сталкивающиеся молекулы, ионы или другие частицы, а число столкновений зависит от концентрации этих частиц. В соответствии с основным постулатом химической кинетики скорость реакции в каждый момент времени пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. В гетерогенных процессах массопередачи в системе твердое — жидкость изменение концентрации компонентов различно в прямо-, противоточных и перекрестных процессах. Поэтому различны и формулы, определяющие движущую силу процесса, во многих случаях они более сложны. [c.27]

Здесь V — реакционный объем (в гетерогенно-каталитических процессах — насыпной объем катализатора) й — константа скорости процесса ДС — движущая сила процесса (произведение действующих концентраций реагирующих веществ). [c.20]

Заметим, что некоторые зависимости (см. табл. VII. 2), полученные на основе опытов по массообмену, постулируют полную аналогию между процессами переноса тепла и вещества. Неправомерность такого утверждения, особенно в случае гетерогенных систем, подчеркивается в ряде работ [45, 363 и др.]. Для существования аналогии необходим ряд условий (в частности, равенство теплового и диффузионного критериев Прандтля, относительных движущих сил и т. п.). Отмечается также некоторое различие в построении дифференциальных уравнений и в граничных условиях для этих двух процессов. На отсутствие аналогии, в особенности при большой интенсивности массообмена, указывает А, В. Лыков [254], продемонстрировавший различие в математическом описании теплообмена в условиях переноса вещества и чистого теплообмена. Автор приводит результаты опытов, показывающие, что поля [c.243]

Рассматривая уравнения (79) и (80), можно выявить общие приемы интенсификации гетерогенных химико-технологических процессов. Эти приемы должны быть направлены к повышению коэффициента массопередачи (путем соответствующего изменения факторов, влияющих на к), увеличению движущей силы и к максимальному развитию поверхности соприкосновения фаз Р. [c.132]

Своеобразие термодинамики критических явлений состоит в том, что в критической точке двойного раствора химические потенциалы компонентов не зависят от состава раствора [1]. Эта особенность термодинамики критических явлений оказывает решающее влияние на процессы, связанные с переносом вещества. Так как движущей силой изотермической диффузии является градиент химического потенциала [2 — 5], то превращение градиента химического потенциала в нуль в критической точке двойного раствора приводит к прекращению диффузии. Работы [6, 7, 8] установили на примере двойных жидких систем, что диффузия в критической точке двойного раствора практически прекращается, несмотря на наличие градиента концентрации. Прекращение диффузии, в свою очередь, оказывает существенное влияние на кинетику гетерогенных реакций, в которых участвует диффундирующее вещество. [c.54]

Экспериментально было найдено, что скорости роста кристаллов полностью согласуются со вторым из этих выражений Аф. Более того, первое выражение Аф хорошо описывает скорости первичного зародышеобразования в тех случаях, когда принимаются меры для исключения первичного зародышеобразования, обусловленного присутствием в расплаве загрязняющих частиц постороннего вещества (гетерогенное зародышеобразование). Однако существуют серьезные основания полагать, что если такие предосторожности не соблюдаются, то количество первичных зародышей гетерогенного происхождения будет значительно превосходить число зародышей, образующихся в расплаве в результате гомогенных процессов. При этих условиях на температурную зависимость скорости первичного зародышеобразования будут в большой степени влиять все особенности происходящих процессов зародышеобразования. Если зародыши возникают в результате адсорбции молекул полимера на посторонних частицах, скорость их образования соответствует скорее зависимости Аф /(АТ), а не Аф АТу. Во всяком случае, ясно, что для любого из этих возможных механизмов движущая сила зародышеобразования уменьшается при более высоких температурах, но в то же время скорость, необходимая для преодоления молекулами барьера, характеризуемого значением Еп, при более низких температурах также уменьшается. В связи с этим следует ожидать, и это наблюдается в действительности, что выше или ниже определенной оптимальной температуры общая скорость кристаллизации уменьшается. [c.411]

Г. Отвод продуктов реакции из реакционной зоны увеличивает суммарную скорость обратимой реакции и — — щ за счет уменьшения 7 или увеличивает движущую силу гетерогенного процесса АС = С — С за счет снижения или полного устранения величины С. Если реакция протекает в газовой фазе, то отвод продукта в жидкую (или твердую) фазу означает уменьшение С вплоть до нуля. [c.99]

Влияние кинетических параметров (С, Л , О, Р, ни) в общем случае определяется совокупностью многих уравнений. В число этих уравнений могут входить формулы материального баланса [см. уравнения (IV,79), (IV,80)] для каждой фазы гетерогенной системы совместно с уравнениями массопередачи [см. уравнения (IV,46), (IV,47)]. Для гомогенных систем общие уравнения материального баланса [см. уравнение (IV,79)] сочетаются с кинетическими зависимостями [см. уравнения (IV,44) и (IV,45)], Необходимо также учитывать влияние температуры на константу скорости процесса [см. уравнение (IV,73) и (IV,74)],константу равновесия [см. уравнения (IV,26) — (IV,29)] и действие перемешивания на движущую силу процесса [см. уравнение (IV,64)], константу скорости и поверхность соприкосновения. Нередко возникает необходимость учитывать влияние давления [см. уравнение (IV,70)]. Наконец, математически формулируются краевые условия, которые связывают качество исходных материалов и продуктов (прежде всего концен- [c.126]

Для полимерных молекул температурный интервал ниже равно- весной температуры плавления представляет собой метастабильную зону, в которой скорость образования зародышей практически нулевая, но при этом однажды образовавшиеся кристаллы могут расти. Ниже этой метастабильной температурной оны центры кристаллизации могут возникать спонтанно как по гомогенному, так и по гетерогенному механизму. Однако в процессе дальнейшего охлаждения веш,ества достигается зона высокой вязкости, в которой снова скорость образования центров кристаллизации падает и скорость роста становится практически нулевой. Скорости образования центров кристаллизации и роста кристаллов проходят через максимум, поскольку при более высоких температурах снижается движущая сила процесса (перенасыщение), а при более низких температурах скорость массопереноса резко падает из-за высокой вязкости среды. Гомогенное образование центров кристаллизации, сопровождающееся ростом кристаллитов, может осуществляться только в том температурном диапазоне, в котором обе кривые взаимно перекрываются. Предполагается, что метастабильная зона переохлаждения (перенасыщение) возникает вследствие более высокой растворимости микроскопических зародышевых кристаллитов по сравнению с макрокристаллами и, следовательно, из-за более высокой энергии активации процесса образования зародышей кристаллизации по сравнению с процессом роста кристаллов. [c.315]

Таким образом, при проведении гетерогенного процесса очень важно знать, какова разница между действующей концентрацией вещества в газовой фазе и его равновесной концентрацией на границе раздела фаз. Разность этих концентраций обозначают АС и называют движущей силой процесса [c.49]

Чем выше движущая сила гетерогенного процесса, тем больше и его скорость. Когда равновесная концентрация становится равной действующей, движущая сила равна нулю, переход вещества из газовой, фазы в жидкую прекращается и наступает равновесие. [c.49]

Сенараторы. Жидкостные сепараторы — одна из разновидностей оборудования для разделения жидких гетерогенных систем под действием центробежной силы. По характеру процесса и его движущей силы жидкостные сепараторы наиболее близки к центрифугам. [c.411]

При всем разнообразии гетерогенных процессов им присущ ряд общих признаков все они протекают либо на поверхности соприкосновения веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях (на границе раздела фаз), либо в объеме одной фазы, т. е. всегда связаны с переходом вещества из одной фазы (передающей) в другую (воспринимающую) через поверхность раздела фаз. Общим для всех гетерогенных процессов является также то, что для осуществления таких процессов необходимо, чтобы концентрация вещества в передающей фазе была больше равновесной концентрации этого вещества над воспринимающей фазой, т. е. существовала движущая сила процесса. [c.47]

При противотоке (рис. 28, б) на входе и выходе из аппарата свежий реагент, находящийся в одной фазе, встречается с отработанным реагентом, содержащимся в другой фазе. Это приводит к тому, что на входе в аппарат и на выходе из него движущая сила процесса оказывается примерно одинаковой и нет такого резкого изменения скорости процесса, как при прямотоке. Средняя скорость противоточного процесса выше, чем прямоточного. Противоточные процессы обеспечивают большую полноту взаимодействия реагирующих веществ, поэтому при организации технологических процессов стремятся обеспечить взаимодействие фаз гетерогенной системы по принципу противотока. [c.73]

В работе изложены теоретические основы, необходимые для понимания и расчета процессов массовой кристаллизации в различных кристаллизаторах, выведены уравнения движения н тер.модина.мики гетерогенных сред, в которых происходит Гфоцесс массовой кристаллизации. Получены замкнутые системы уравнений для полидисперсиых смесей с учетом фазовых переходов (кристаллизация, растворение), относительного движения фаз, хаотического движения и столкновений частиц. Определены движущие силы массопереноса в процессе кристаллизации. Описаны имеющиеся в современной литературе решения задач о тепломассообмене около частиц, теории за-родышеобразования и роста кристаллов. Получено математическое описание процесса массовой кристаллизации и как частные случаи — математические модели кристаллизаторов различных типов. Рассмотрены задачи ои-тимизации промышленных кристаллизационных установок. [c.2]

Книга состоит из четырех глав. В первой главе, посвященной качественному анализу структуры процесса массовой кристаллизации как сложной ФХС, вскрываются особенности данной ФХС как на языке смысловых, лингвистических построений, так и на языке точных математических формулировок, причем в последнем случае обсуждаются два подхода — феноменологический (детерминированный) и стохастический. На уровне детерминированного подхода формулируется обобщенная система уравнений термогидромеханики полидисперсной смеси с произвольной функцией распределения кристаллов по размерам с учетом роста, растворения, зародышеобразования, агрегации и дробления кристаллов. Особое внимание уделено описанию процесса вторичного зародышеобразования. На основе термодинамического подхода получены теоретические зависимости для структуры движущих сил вторичного зародышеобразования при бесконтактном и контактном зародышеобразовании. Стохастический подход представлен методом пространственного осреднения, развитого в последние годы в механике гетерогенных сред, а также методами фазового пространства и стохастических ансамблей для описания стохастических свойств процессов массовой кристаллизации. На основе метода пространственного осреднения получено уравнение типа Колмогорова— Фоккера — Планка с коэффициентом диффузии, учитываю- [c.5]

Анализ физических процессов, происходящих в установках подготовки нефти, газа и конденсата, позволяет сделать вывод, что основными процессами являются разделение фаз (жидкости от газа, газа от жидкости, жидкости от жидкости, твердых частиц примеси от газа или от жидкости), а также извлечение определенных компонент из газовой или жидкой смеси. В специальной литературе, посвященной этим процессам, каждый процесс имеет свое название. Так, процесс отделения жидкости от газа или газа от жидкости называется сепарацией, жидкости от жидкости — деэмульсацией, разделение суспензий, т. е. жидкостей или газов с твердыми частицами, — седиментацией и т. д. С физической точки зрения любой из перечисленных процессов происходит под действием определенных движущих сил, заставляющих фазы или компоненты одной из фаз разделяться. Для гетерогенных смесей такими движущими силами являются силы гравитации, инерции, поверхностные и гидродинамические силы, электромагнитные силы и термодинамические силы. Для гомогенных смесей, например смеси газов или растворов, движущими силами являются градиенты концентраций, температуры, давления, химических потенциалов. Математическое моделирование этих процессов основывается на единых физических законах сохранения массы, количества и момента количества движепшя, энергии, дополненных феноменологическими соотношениями, конкретизирующими модель рассматриваемой среды, а также начальными и граничными условиями. Сказанное позволяет объединить все многообразие рассматриваемых физических процессов в рамках единой теории сепарации многофазных многокомпонентных систем. Для лучшего понимания специального материала в разделах П1 —УП в разделе П изложены физико-химические основы процессов. [c.43]

По характеру движения исходных реагентов и продуктов реакций процессы могут бьггь подразделены на прямоточные, перекрестноточные, процессы с постепенным добавлением реагентов и противоточные. Характер движения потоков определяет движущую силу процесса. Применрггельно к газожидкостной гетерогенной системе направление движения реагирующих фаз (потоков) представлено на рис. 3.5. [c.110]

Увеличение движущей силы гетерогенного химического процесса достигается улучшением физико-химических условий его проведения, т. е. повышением концентрации реагирующих веществ в передающей и принимающей фазах (кинетическая область), повышением концентраци и веществ в передающей фазе и понил ением его концентрации в принимающей (диффузионная область), проведением процесса при оптимальных температуре и давлении и т. п. [c.159]

Экстракционное разделение — эго процесс извлечения одного или нескольких компонентов из растворов или твердых пористых материалов избирательно действующими растворителямй (экстрагентами). Различают экстракционные процессы в системах жидкость — жидкость жидкофазная экстракция) и экстрагирование в системах твердое тело — жидкость твердофазное экстрагирование). Экстрагирование относится к гетерогенным массообменным процессам (т. е. к процессам, осуществляемым в системах, состоящих из нескольких фаз) и может проводиться периодически или непрерывно. Движущей силой переноса извлекаемых компонентов из исходной смеси в экстрагент является разность концентраций в обеих фазах. [c.365]