Масса механизм переноса и диффузия

Механизм процесса переноса массы сводится к молекулярной и турбулентной диффузии. При молекулярной диффузии, происходящей в неподвижной фазе и ламинарном потоке, перенос массы характеризуется коэффициентом диффузии ), который рассчитывают по формулам (631)—для газов и (633)—для жидкости. При турбулентной диффузии перенос вещества осуществляется движущимися частицами среды и определяется гидродинамическим состоянием потока. Механизм переноса вещества через поверхность раздела фаз является кардинальным вопросом теории массопередачи и окончательно не решен. Предполагая, что диффузионные сопротивления в жидкой и газообразной фазах обладают свойством аддитивности, можно записать основное уравнение массопередачи [c.336]

Диффузионный перенос вещества из одной фазы в другую происходит через поверхность раздела, образующуюся в месте соприкосновения обеих фаз. Считается, что по ту и другую стороны поверхности раздела образуются тонкие пограничные диффузионные слои, в которых наблюдается резкое изменение концентрации. Движение жидкости внутри пограничного слоя носит ламинарный характер, причем скорость движения возрастает линейно с увеличением расстояния от поверхности раздела. В массе газа или жидкости движение носит турбулентный характер. Здесь преобладает более быстрый процесс конвективной диффузии, что приводит к выравниванию концентраций в направлении, поперечном к иоверхности раздела фаз. Таким образом, в разных зонах той или другой фазы действуют различные механизмы переноса в зависимости от гидродинамических условий. [c.262]

Естественная и особенно вынужденная конвекция представляет собой гораздо более действенные механизмы переноса массы, а стало быть, и тепла в жидкости. Уравнение, описывающее перенос массы гп . сов-местно молекулярной диффузией и конвекцией в направлении у, определяется выражением [c.37]

ДИФФУЗИЯ и МЕХАНИЗМ ПЕРЕНОСА МАССЫ [c.434]

При турбулентном режиме течения, вследствие статистического характера пульсационного движения, перенос массы в ядро потока считается аналогичным переносу массы по механизму молекулярной диффузии [401]. Эта гипотеза позволяет представить толщину турбулентного диффузионного слоя по тем же зависимостям, что и при молекулярной диффузии, но с коэффициентом эффективного турбулентного [c.160]

Обычно в каждом единичном процессе приходится иметь дело с явлениями, проходящими по разному механизму. Перенос массы может осуществляться диффузией и конвекцией, теплообмен — теплопроводностью, конвекцией и излучением химическое превращение проходит обычно через промежуточные стадии, нередко также с различными механизмами, а стехиометрическое уравнение представляет собой баланс многих частных реакций и выражает суммарно конечный результат Того, что происходит в системе. В гетерогенных системах реакция осуществляется на границе раздела фаз, ей сопутствует перенос исходных веществ из реагирующих систем в зону реакции и продуктов с поверхности контакта в глубь фаз (диффузия и конвекция). Одновременно происходит теплообмен, при котором тепловая энергия подводится в систему или отводится от нее. Все эти явления могут быть последовательными и параллельными. [c.348]

Важную роль в технологических процессах играет, как известно, явление массопереноса, т. е. явление переноса массы вещества между двумя фазами. Существует несколько теорий процесса массопереноса через межфазную поверхность. Наибольшее распространение получила пленочно-пенетрационная теория, которая утверждает, что имеет место двойственный механизм диффузии. При малом времени контакта массообмен протекает как ряд неустановившихся процессов диффузии компонента от межфазной поверхности к элементарным вихрям сплошной фазы, соприкасающимся с поверхностью и проникающим в глубь сплошной фазы. При более длительном времени контакта действует механизм молекулярной диффузии через ламинарные пограничные пленки по обе стороны раздела фаз. [c.30]

Необходимо сделать ряд предварительных замечаний по поводу физических механизмов переноса энергии, массы и импульса. Эти замечания помогут читателю более отчетливо уяснить концепцию теплопроводности, диффузии, конвекции и излучения. [c.70]

В этой главе будут рассмотрены некоторые проблемы, которые не раз встречались в предыдущих главах. Эти проблемы касаются главным образом механизма так, будут рассмотрены механизм переноса протона, кинетические эффекты водородной связи, а также механизм реакций катионов металлов с лигандами в водном растворе, включая обмен воды между первой координационной сферой и массой растворителя. Другие проблемы касаются энергетики реакций, например, лимитирование диффузией, энергии активации быстрых реакций и интерпретация уравнения Аррениуса. [c.263]

Перечислим основные допущения, при соблюдении которых математическая модель (1.106) адекватно отражает процесс массообмена в неподвижном слое. Все частицы—сферические, одинакового и неизменного размера (Я), структура их изотропна. Внутренний перенос массы в частицах может быть описан градиентным законом диффузии Фика с постоянным коэффициентом эффективной диффузии (Оэ). Массоотдача от поверхности всех частиц в слое одинакова и симметрична относительно центров, частиц. Слой шаров имеет изотропную структуру, а пристенный эффект пренебрежимо мал. Поток фильтрующейся среды имеет одинаковую скорость как по сечению, так и по высоте слоя. Отклонения характера движения жидкости от режима идеального вытеснения можно описать диффузионным механизмом продольной диффузии [c.66]

Вклад пленочного потока в общий поток массы при испарении иа капилляров должен расти при повышении относительного давления пара в окружающей среде Po/Ps так как при этом растет толщина, пленки. Так, для воды при Po/ps 0,75 преобладающим механизмом переноса становится диффузия пара, влияние пленочного течения неощутимо. Это подтверждено в серии экспериментов с капил- [c.317]

Твердое тело содержит в своем пористом объеме раствор целевого компонента. При взаимодействии с экстрагентом целевой компонент диффундирует сквозь пористую структуру твердого тела в основную массу жидкости. Диаметр пор, составляющих пористый объем, настолько мал, что жидкость, заключенная в порах, практически неподвижна. Из этого следует, что механизмом переноса растворенного вещества является молекулярная диффузия. [c.280]

Скорость растворения (массопередачи) зависит от превалирующего механизма переноса вещества между жидкой и газообразной фазами. В неподвижной среде основным механизмом массо-переноса является очень медленный процесс молекулярной диффузии. В движущейся среде процесс массопереноса интенсифицируется за счет переноса массы в направлении движения среды (конвекция) в турбулентных потоках добавляется влияние пульсаций, вызывающих турбулентную диффузию. Поэтому в аппаратах для растворения газа в жидкости кроме повышения давления и снижения температуры жидкости применяют интенсивное перемешивание жидкости и газа путем барботажа воздуха через жидкость или с помощью так называемой струйной аэрации [66]. Воздух в жидкость во многих случаях вводится с помощью эжекторов, включенных непосредственно перед барботером или резервуаром для струйной аэрации. Но такая схема существенно снижает экономичность работы установки. [c.239]

Активность контактных масс может также снижаться при изменении пористой структуры под действием высоких температур (спекание). Спекание — это агрегация мелких частиц в более крупные, что приводит к уменьшению активной поверхности катализатора и соответственно к понижению его активности [40, 52]. Движущей силой спекания является разность термодинамических потенциалов мелких и крупных частиц. Спекание, видимо, реализуется по двум механизмам вследствие диффузии частиц и за счет переноса атомов [40, 52]. [c.91]

Молекулярный перенос массы и энергии происходит вследствие беспорядочного теплового движения микрочастиц. Перенос массы по такому механизму называется диффузией, а энергии — теплопроводностью. Макроскопические количества массы и энергии переносятся лишь при наличии движущей силы, т. е. при отклонении системы от состояния равновесия. Как было показано выше, условием материального равновесия фазы является постоянство состава, а условием теплового равновесия — постоянство температуры во всем объеме фазы. [c.50]

Кроме конвективного переноса массы целевого компонента существует перенос за счет механизма молекулярной диффузии при наличии градиента концентрации вещества [c.19]

Полезно обратить внимание на полную аналогию физического содержания и, следовательно, математической формы записи закона диффузии (5.5) и закона теплопроводности (ЗЛ), что есть следствие одного и того же механизма переноса массы и теплоты - хаотического теплового движения молекул диффундирующего компонента и среды. [c.346]

Диффузия обычно сопровождается изменением плотности раствора, вызванным изменением концентрации, что часто приводит к течению всей жидкости, т. е. вызывает конвекцию. Конвекция ускоряет перенос массы. Описание конвективной диффузии довольно сложно и здесь приведено не будет, так как это не содействовало бы пониманию механизма переноса массы (см., например, работу Ньюмена [2] по конвективной диффузии между коаксиальными цилиндрами). [c.177]

Рассмотрим закономерности переноса реагирующих ионов в непосредственной близости от рабочего электрода на примере анодного растворения металлов. Вследствие перехода в раствор катионов металла при достаточно большом положительном сдвиге потенциала концентрация ионов в приэлектродном слое превышает концентрацию в массе раствора, которая вследствие интенсивного перемешивания поддерживается постоянной. Возникающий градиент концентраций приводит к диффузионному току катионов через образующийся пограничный дис узионный слой, причем изменение концентрации по его толщине близко к линейному миграционный механизм переноса ионов в данном случае играет незначительную роль. Росту скорости диффузии благоприятствует увеличение скорости протока электролита, поскольку при этом уменьшается толщина диффузионного слоя 20 [c.20]

Для линейной области изотермы оно имеет вид уравнения, сходного с уравнением (7), которое соответствует механизму переноса массы В жидкости, или подобно уравнениям (14) и (15), для которых определяющим процессом является внутренняя диффузия [21]. В больщинстве случаев химическая реакция протекает очень быстро (НО сравнению с процессо-м диффузии и уравнение (18) удобно представить в интегральной форме [31, 37]. [c.77]

В капиллярно-пористом теле может происходить перенос неконденсирующих газов, пара и жидкости. Пар и инертный газ переносятся разными способами путем диффузии и эффузии (молекулярный перенос), путем фильтрации под действием градиента давления (молекулярный перенос). Перенос жидкости происходит путем диффузии, капиллярного впитывания и путем фильтрации. Поэтому вывод закономерностей переноса массы в капиллярнопористом теле на основе молекулярного и молярного механизмов переноса представляет большие трудности. Эти закономерности могут служить для анализа [c.127]

Для часто встречающегося на практике случая турбулентного движения жидкости принято дополнительно выделять турбулентный механизм переноса массы, который представляет собой, по-существу, процесс конвективного смешения, когда вещество переносится беспорядочными турбулентными пульсациями жидкости. Этот процесс называется турбулентной диффузией, хотя его сходство с молекулярной диффузией заключается лишь в одинаковой форме выражений для потоков веществ во многих (но не во всех) случаях [5]. Турбулентная диффузия обычно протекает очень быстро, хотя вблизи межфазных границ, где турбулентное движение подавлено, ее скорость может оказаться несущественной по сравнению с одновременно протекающим процессом молекулярной диффузии. [c.322]

Осмотические явления. Предпосылка о миграции однофазного флюида как единого целого может заметно нарушаться в тонкопористых слабопроницаемых средах. Если структура пористой среды такова, что подвижность растворенного вещества существенно меньше, чем растворителя, то исходное соотношение между объемами пор и заполняющего их флюида нарушается с соответст-вующим изменением исходного распределения гидростатического давления. При этом, наряду с диффузией, включаются два дополнительных механизма переноса. Во-первых, под влиянием градиента химического потенциала (вызывающего, как мы знаем, диффузионный перенос растворенного вещества) возникает осмотическое течение — объемный поток всей массы флюида интенсивность его (на единичное поперечное сечение) выражается в виде [20] [c.53]

Результаты опытов, в которых изучалась зависимость времени огранения полости от ее диаметра, форма которой в исходном состоянии была близка к сферической, графически изображена на рис. 3. Отчетливо видный излом на кривой 1/т = / (Ь) при Ь = Ь является указанием на смену механизма переноса массы при Ь <. Ь — механизм испарение — конденсация (характерное время т ), при Ь — механизм диффузии [c.116]

Водяной пар действует на поверхность, а не на всю массу вещества первичных частиц. Поэтому он не может ускорить термическую диффузию в объеме частиц геля, которая определяется лишь температурой паровой обработки, В то же время при действии пара уменьшение поверхности ускоряется, поскольку облегчается перенос вещества путем поверхностной диффузии или путем испарения вещества геля в одном месте и конденсации его в другом. По поверхностно-диффузионному механизму спекание катализатора происходит следующим образом (рис. 25,6). Вещество меньшей из двух соприкасающихся первичных частиц движется по ее поверхности к месту контакта обеих частиц и переходит на большую первичную частицу. В результате этого меньшая частица в конце концов исчезает, а более крупная частица растет. Крупные термодинамически более стабильные частицы поедают мелкие. В случае движения вещества по поверхности исходное взаимное расположение первичных частиц сохраняется, т. е. упорядочения упаковки геля не происходит. Поэтому внешние геометрические размеры шарика катализатора не изменяются. Удельный объем пор катализатора также должен оставаться постоянным, так как независимо от размера первичных частиц общий объем материала шариков катализатора остается прежним. В результате уменьшения общего числа первичных единиц и увеличения их среднего размера уменьшается поверхность единицы массы мате- [c.55]

Рассмотренный вьпие нестационарный механизм переноса с развитой циркуляцией жидкости внутри капли удовлетворительно описывает массо- и теплообмен в каплях диаметром 0,5 - 3 мм. Для больших капель может наблюдаться интенсивное перемешивание жидкости внутри капли. В работе Хандлоса и Барона [259] дан вьшод уравнения диффузии для случая, когда движение жидкости в капле носит турбулентный характер. [c.191]

Хотя сейчас общепринято [25, 26], что турбулентное движение в некоторые моменты времени может распространяться очень близко к стенке, при исследовании вопросов переноса массы более приемлемым является традиционное представление о структуре турбулентного пограничного слоя. Так, если газ может переноситься через ламинарный подслой за счет молекулярной диффузии, то подобный механизм переноса частиц будет возможен только для таких мелких частиц, на поведение которых существенное влияние оказывает броуновское движение [24]. В разд. 3.4 обсуждалась тенденция частиц к отставанию от турбулентного движения окружающей жидкости. Можно ожидать, что при движении к стенке частицы вырвутся из окружающего вихря за счет своей инерции и ударятся о стенку. Этот механизм проскакивания частицами области низкой турбулентности вблизи стенки и попадания на стенку был впервые предложен Фрид-лендером и Джонстоуном [15]. Трудности использования этого представления связаны в основном с аналитическим заданием условий инерционного пролета частиц. Дэвис [19] наиболее полно разработал эту модель его подход иллюстрируется на фиг. 11.2. В расчетах Дэвиса были использованы следующие допущения. [c.348]

Подпроблемы, требующие разработки оригинальных творческих и экспериментальных методов, следующие диффузия и миграция через дисперсные и полупроницаемые фазы диффузия и проводимость в пористых средах, имеющих источники и стоки заряда и массы проводимость твердых матриц, состоящих из нескольких твердых фаз при произвольном и упорядоченном распределениях механизм переноса газов к поверхности раздела электролит — твердое вещество и от нее к пористой среде учет влияния поверхностного заряда на ионный перенос за счет диффузии и миграции ламинарная и турбулентная свободная конвекция, в том числе в сочетании с направленной конвекцией в произвольно ориентированных электродных конфигурациях изменепне и корреляция (при отсутствии соответствующей теории) коэффициента ионной диффузионной способности, подвижности, вязкости и плотности концентрированных электродов растворимость и диффузия газов в концентрированных электролитах. [c.15]

Сделаем следующие предположения газ неподвижный, капля не движется относительно газа на межфазной поверхности жидкость — газ существует локальное термодинамическое равновесие давления в газовой и жидкой фазах равны и постоянны природный газ считается нейтральным. Это означает, что он не растворяется в жидкой фазе, в то время как возможен перенос воды и метанола через межфазную поверхность характерное время процесса тепломас-сопереноса в газовой фазе мало по сравнению с характерным временем в жидкой фазе. Это предположение позволяет сформулировать задачу в квази-стационарном приближении распределение концентраций компонентов и температуры в газе является стационарным и зависит только от расстояния г от центра капли, в то время как концентрации компонентов и температура в жидкой фазе изменяются со временем и однородны по объему капли природный газ рассматривается как один компонент (псевдогаз), свойства которого определяются по известным правилам усреднения для многокомпонентных смесей [9]. Мольная концентрация псевдогаза обозначается y Q, перенос массы компонентов в газе обусловлен механизмом молекулярной диффузии, характеризуемым бинарным коэффициентом диффузии D,-,,, перекрестными эффектами пренебрегаем. [c.539]

Для количественного описания процесса растворения ксантоге-ната неприменимы классические уравнения, полученные из теории подобия и дающие удовлетворительные результаты для низко-молекулярных твердых веществ [3, с. 14]. Эти уравнения базируются на диффузионной модели, согласно которой у поверхности растворяемого твердого тела имеется неперемешиваемый диффузионный слой и через него растворяющееся вещество может транспортироваться только по механизму молекулярной диффузии. Однако коэффициент диффузии ксаитогената вследствие большой молекулярной массы на три десятичных порядка меньше коэффициента диффузии низкомолекулярных веществ. Поэтому скорость его переноса через диффузионный слой незначительна, и [c.107]

Аналогия между переносом массы, тепла я механической энергии (количества движения). Сопоставляя рис.. УП-8 и Х-5, можно заметить принципиальное сходство между профилями изменения скоростей, температур и концентраций. Это указывает на то, что в определенных условиях существует аналогия между механизмами переноса массы, тепла в механической энергии. В ядре турбулентного потока, движущегося внутри трубы (канала), при перемешивании под действием турбулентных пульсйций происходит выравнивание скоростей частиц, а в процессах тепло- и массопереноса — выравнивание соответственно температур и концентраций. В пределах же пограничного подслоя, где действие турбулентных пульсаций становится пренебрежимо малым, наблюдается резкое падение скоростей, а также -температур и концентраций. При этом в общем случае толщины гидродинамического, теплового и диффузионного пограничных подслоев не одинаковы. Их толщины совпадают, когда равны величины кинематической вязкое V, коэффициента температуропроводности а и коэффициента молекулярной диффузии О. Как известно, значениям а п Е> пропорциональны соответственно количества переносимых массы, тепла и механической энергии в пограничном слое. Таким образом, аналогия между указанными процессами соблюдается при условия, что = а — О. [c.404]

Сайт процессов переноса массы сосредоточен в диффузионном пограничном слое. Хронопространственная метрика сайта определяется толщиной этого слоя и временем контакта фаз. В зависимости от характера движения потока сплошной среды в зоне контакта фаз различают молекулярный, конвективный и турбулентный механизмы диффузии. [c.160]

Условия проведения ироцесса абсорбции, рассмотренные в главах III и IV и предусматривающие неподвижность жидкости и перенос растворяемого газа лишь за счет молекулярной диффузии, не типичны ни для работы промышленных абсорберов, ни для многих лабораторных установок. В настоящей главе будет рассмотрена абсорбция газов перемешиваемыми жидкостями, при которой растворенный газ транспортируется конвектибно от поверхности вглубь основной массы жидкости. Перемешивание жидкости может осуществляться по-разному. Вот некоторые распространенные его механизмы. [c.98]

При понижении входной температуры до 500 °С для всех значений параметров-диаметра зерна 1 и 4 мм, средней начальной закоксованности 1,5 и 5,0% (масс.)-картина выжига кокса аналогична приведенной на рис. 4.4, а, в остаточные отложения кокса расположены около внешней поверхности зерна. Интересно, что при удалении кокса с зерна диаметром 4 мм и i = 5% (масс.), но с разными входными температурами характер выжига и итог прямо противоположны. При 600 °С, как отмечалось выше, остаточный кокс сосредоточен в центре зерна, тогда как при 500 °С-в периферийной зоне. По-видимому, механизм действия тот же, что для случая Тр = 600 С и з = 1 мм достаточное количество кислорода переносится за счет диффузии в центр зерта. Однако определяющим параметром в случае Тг = 500 °С и i/з = 4 мм является температура. Кислород, поступающий в зерно, из-за относительно низкой температуры не успевает прореагировать до конца и диффундирует в глубь зерна к его центру. [c.81]

Рекристаллизация. Рекристаллизацией называется процесс, ведущий к уменьшению общей и поверхностной энергии кристаллической массы без уменьшения подвижности кристаллов друг относительно друга. Уменьшение потенциальной энерии кристаллической массы происходит за счет процессов, протекающих внутри кристаллов, — переноса вещества из областей с большей концентрацией дефектов в области с меньшей их концентрацией, или за счет переноса вещества от мелких частиц порошка к более крупным, что ведет к уменьшению общей поверхности твердого тела. Механизм такого переноса в порошках может быть различным. Если вещество нелетуче (давление его насыщенного пара в условиях опыта пренебрежимо мало), то перенос может происходить путем перемещения вещества диффузией в объеме или по поверхности зерен в направлении к областям контакта зерен. Последние в энергетическом отношении аналогичны вогнутому мениску, где силы, действующие на частицы, находящиеся на поверхности, больше сил на выпуклом мениске. [c.213]