Механизм переноса вещества, теория

Основной вопрос теории массопередачи заключается в том, что происходит на межфазной поверхности. При этом необходимо выявить впд механизма переноса вещества через межфазную поверхность — молекулярный (молекулярная диффузия) или турбулентный (вихревая диффузия . [c.236]

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]

Опираясь на результаты, полученные в 2, а также на общие представления о механизме переноса вещества и структуре поля концентрации (гл. 1), рассмотрим картину изменения поля концентр ации внутри движущейся капли с течением времени, следуя работе [121]. Цель этого анализа состоит в том, чтобы установить пределы применимости теории диффузионного пограничного слоя для области внутри капли и перейти затем к модели, пригодной для описания процесса массопереноса при больших значениях времени. [c.289]

ТЕОРИИ МЕХАНИЗМА ПЕРЕНОСА ВЕЩЕСТВА [c.139]

Таким образом, равновесное состояние в гетерогенной системе не является предельным для обычной теории переноса, в которой в качестве движущей силы диффузии принимается градиент концентрации. С этой точки зрения теория неравновесной термодинамики представляется более точной, поскольку, согласно этой теории, движущими силами являются градиенты химического потенциала и равновесие является естественным пределом, к которому стремится гетерогенная система при со. Вообще говоря, в таких системах разрыв могут претерпевать и потоки переносимых через границу компонентов. Однако можно сказать, что при любом механизме переноса вещества через границу потоки по обе стороны границы автоматически выравниваются и начиная с некоторого, обычно весьма близкого к началу процесса, момента поток компонента становится не- [c.227]

Теорию процесса диффузионного переноса вещества при спекании твердых пористых тел впервые предложил Френкель [29] . Дальнейшее развитие она получила в работах [30,31 . Механизм спекания катализаторов в носителей приводится в литературе II,I4,32-34j. [c.26]

В предыдущем разделе мы видели, что когда скорость окисления определяется переносом вещества через окисел, то после достижения слоем окисла определенной толщины X, значительно превышающей толщины Хр иЯ,х областей пространственного заряда на двух поверхностях раздела, дальнейший рост будет происходить по параболическому закону. На более ранних стадиях образования этого слоя, когда толщина X сравнима с А,(, или Ах, С < > в уравнении (32) зависит от X и следует ожидать отклонений от параболического закона. Мотт [29—31 ] первый указал, что электроны металла легко проникают через тонкий окисный слой (либо благодаря квантово-механическому туннельному эффекту, либо путем термоионной эмиссии) и реагируют с кислородом, образуя адсорбированные ионы кислорода. При толщине слоя окисла, малой по сравнению с и А.Х, в нем не могут установиться пространственные заряды, достаточные для компенсации заряда, связанного с адсорбированными ионами кислорода. Поэтому в тонком слое окисла устанавливается сильное электрическое поле, которое будет увеличивать миграцию положительных ионов через окисел. Очевидно, что из-за этого механизм роста тонких слоев окисла может существенно отличаться от рассматриваемого в теории Вагнера. [c.468]

Современная теория движения жидкостей и газов в горных породах, учитывающая свойства растворенных, взвешенных и эмульгированных веществ, основана на ряде существенных приближений и упрощающих предположений относительно структуры пород, механизма переноса жидкостей, газов и сопутствующих веществ в порах и трещинах, а также влияния на этот перенос ряда физических и химических факторов. [c.261]

Для расчета струи в зернистом слое неприемлем математический аппарат теории турбулентных струй, поскольку физические свойства зернистого слоя как среды, окружающей истекающую струю, значительно отличаются от физических свойств ее вещества. Более того, в ряде случаев (особенно в ситуациях, когда концентрация частиц в факеле струи не мала) механизм переноса импульса в струе отличается от механизма, свойственного затопленным турбулентным струям. Это обусловлено тем, что полный импульс, переносимый турбулентными пульсациями газа, может быть даже меньше импульса, переносимого попадающими в струю тяжелыми частицами. [c.5]

Уравнения Ома, Фика, Вагнера и основное уравнение переноса носят феноменологический характер и описывают потоки вещества и электричества независимо от конкретного механизма движения носителей. Поэтому содержащиеся в них параметры должны либо определяться экспериментально, либо вычисляться в рамках микроскопической теории, связанной с выбором конкретных механизмов переноса. [c.173]

Современная теория окисления рассматривает в основном механизмы, определяющие перенос вещества через однородные и когерентные поверхностные слои. Однако при этом нельзя недооценивать важность природы поверхностей раздела, сцепления и образования пустот. Все такие вопросы должны быть в конечном итоге включены в общую картину окисления металлов и сплавов. [c.104]

Целый ряд вопросов в книгу не вошел. Это касается в первую очередь таких вопросов, как экспериментальные методы исследования кинетики и механизма реакций, способы приготовления катализаторов в лабораторных и технических масштабах, промышленное осуществление каталитических реакций, теория переноса вещества и тепла, играющая большую роль в технологии каталитических реакций, кинетика отдельных реакций синтеза, кинетика электродных процессов и газовая электрохимия. Эти вопросы не вошли в книгу не потому, что мы считали их маловажными, а потому, что они выходили за пределы ограниченной задачи курса — дать наиболее общие взгляды на протекание химического процесса во времени. [c.11]

Д. А. Франк-Каменецкий впервые указал на необходимость в разборе явления переноса вещества использовать методы подобия, получившие широкое распространение в гидродинамике и теории теплопередачи (к вопросу о теории подобия мы вернемся в 19). Однако при всей ценности метода подобия он не может пролить свет на механизм процессов диффузии в движущихся средах. [c.54]

Становится все более очевидным, что перенос веществ через покровные ткани и мембраны происходит с участием различных механизмов [46]. Гипотеза активного переноса включает элементы как адсорбционной, так и диффузионной теории [32, 59]. Все процессы, которые объединяются общим названием активный перенос , характеризуются тем, что они функционируют за счет энергии обмена веществ, поставляемой в виде макроэргических связей и расходуемой на перемещение веществ против градиента концентраций [46]. Об активном поглощении и передвижении в [c.203]

Наиболее полное отражение механизм массопередачи получил в теории В. Левича о диффузионном пограничном слое, развитой на основе современных представлений гидродинамики турбулентных потоков. Эта теория учитывает как молекулярную, так и конвективную диффузию, т. е. перенос вещества потоком жидкости, который имеет место в гидродинамическом пограничном слое главным образом в результате проникания в него турбулентных пульсаций. Молекулярный перенос становится определяющим лишь в узкой области около границы раздела, где коэффициент турбулентной диффузии меньше молекулярного. Диффузионный пограничный слой принципиально отличается от жидкой пленки Льюиса—Уитмена, так как его толщина зависит от гидродинамических условий, свойств жидкости и собственно коэффициента диффузии. В этом слое происходит резкое изменение концентрации и толщина его определится уравнением [c.73]

Механизм процесса испарения воды и теплоотдачи с поверхности соприкосновения ее с воздухом Qи может быть представлен следующим образом. Согласно кинетической теории газов, молекулы воды находятся в беспорядочном тепловом движении, так как скорости их неодинаковые. Те молекулы, которые обладают наибольшей скоростью (точнее, наибольшей кинетической энергией), вырываются в пространство, расположенное над поверхностью воды. При столкновении с молекулами воздуха эти молекулы воды изменяют величину и направление своего движения, вследствие чего часть из них отражается обратно к поверхности воды, от которой вновь они могут отразиться или поглотиться водой. Часть же вырвавшихся или отраженных от поверхности воды молекул удаляется от поверхности воды, проникает в воздух в результате диффузии и конвекции и уже безвозвратно теряется водой, образуя пары воды и воздуха. Эта потеря части молекул воды и составляет сущность процесса испарения, сопровождающегося переносом вещества (массы) или так называемым массообменом. Но поскольку испарение связано с затратой тепла на изменение агрегатного состояния, то оно вызывает поток тепла Q только от воды к воздуху, т. е. охлаждение воды. [c.320]

Артор не совсем точно излагает основные концепции, лежащие в основе модели Кинга, а также выводы в отношении характера зависимости от В а, вытекающие из нее. В основу модели положена возможность одновременного действия двух механизмов переноса вещества от свободной поверхности вглубь жидкости в турбулентном потоке. Один из них соответствует постепенному затуханию коэффициентов турбулентного обмена с приближением к межфазной границе. Этот механизм Кинг считает относящимся к вихрям сравнительно небольшого масштаба. Другой механизм связан с обновлением поверхности сравнительно крупными вихрями (их размер должен быть больше толщины слоя, в котором происходит затухание по первому механизму и где соответственно происходит основное изменение концентрации). Таким образом, модель Кинга, по существу, включает представления теорий пограничного диффузионного слоя (см. выше) и обновления поверхности (см. ниже). Что касается возможного характера зависимости от О а, то на основании собственных экспериментальных данных, полученных в ячейке с мешалкой и в насадочной колонне и анализа результатов, полученных другими исследователями, Кинг приходит к выводу о более узком интервале практически возможного изменения показателя степени при Оа от 0,5 до 0,75. Прим. пер. [c.102]

Ни одну из известных моделей механизма переноса вещества нельзя считать достаточно полной. Хотя иногда на базе той или иной модели получены пригодные для практических целей соотношения, основой при определении коэффициентов массоотдачи остается опыт. При обработке опытных данных оказывается полезным применение теории подобия, а в ряде случаев—аналогия между массоотдачей и трением. [c.110]

В теории тепломассопереноса существует достаточно развитое теоретическое направление, априори рассматривающее процессы переноса внутри капли при больших числах Пекле в рамках модели диффузионного пограничного слоя (см, [12, 37]). И в этом случае наличие циркуляционного течения приводит к существенным особенностям картины массопереноса внутри капель. Поэтому задача определения массопереноса может решаться только с использованием модели нестационарного пограничного слоя. Схема течения и структура поля концентраций в этом случае представлены на рис. 5.3.3.4 [37]. Механизм переноса вещества в капле в соответствии с [37] выглядит следующим образом. В течение короткого начального периода процесса растворенное вещество с достаточно большой скоростью переносится из внутреннего пограничного слоя к поверхности капли. Однако скорость этого процесса быстро падает за счет обеднения внутреннего пограничного слоя растворенньпи компонентом вследствие существенно более низкой скорости поступления вещества нз ядра потока (зоны бс)- При этом процесс массопередачи выходит на ста- [c.283]

Проникновение линдана через мембрану, основным механизмом переноса вещества через которую является диффузия, не согласует ся с теорией переноса путем образования и разрыва водородных связей, так как линдан не образует водородных связей. Однако 1фи давлениях 2==3,5 кгс/см происходил значительный перенос линдана. [c.296]

Основным вопросом теории массопередачи является вопрос о том, что происходит на межфазной поверхности — поверхности рчздела фаз и поэтому анализировать каждую теорию массопередачи необходимо с решения вопроса о том, каким принимается состояние межфазной поверхности. Важнейшим вопросом при этом является вопрос о механизме переноса вещества через межфазную поверхность — молекулярном (молекулярная диффузия) и турбулентном (вихревая диффузия). [c.308]

Основной вопрос теории массопередачи заключается в том, что происходит на межфазной поверхности. При этом необходимо не только выявить вид механизма переноса вещества через межфазную поверхность — молекулярный (молекулярная диффузия) или турбулентный (вихревая диффузия), но и выявить всю совокупность взаимодействий микро- и макроэффектов. [c.187]

Важным физико-химическим процессом при получении керамических изделий является процесс спекания, при котором происходит уплотнение материала, рост неравновесных зерен, уменьшение количества дефектов их решетки ( отдых ) и снятие имеющихся напряжений в контактных участках материала. За последние годы в области исследования процессов спекания порошкообразных тел накоплен большой теоретический и эксперихментальный материал. Однако теория процесса спекания еще далека от завершения и пока еще нет общепринятых однозначных представлений о механизме спекания сверхчистых окислов. Одни исследователи отводят основное значение объемной самодиффузии или поверхностной диффузии, другие — пластическому н вязкому течению, испарению и конденсации материала. Полностью не изучены еще кинетика процесса спекания, влияние различных факторов на процесс и вопросы, связанные с его управлением. Особое, Б НИмание следует обратить на исследование механизма переноса вещества при спекании. Возможно, что у окислов металлов постоянной валентности (AI2O3, ВеО, MgO и др.) при высоких температурах в восстановительной газовой среде наблюдается отклонение от их стехиометрического состава. Однако степень этого отклонения и его роль при процессе спекания пока еще неизвестны. При изучении этого процесса должны быть применены методы электропроводности при высоких температурах, изучение спектров поглощения и люми-.несценции, методы фазовоконтрастной микроскопии, электронной микроскопии и особенно многолучевой интерферометрии. [c.17]

Весьма примечательно, что наилучшего понимания каталитических реакций удалось добиться в тех случаях, когда промежуточные стадии или соединения были идентифицированы химическими методами такова, например, большая область реакций карбониевого типа, протекающих на кислотных катализаторах, а также гомогенные реакции, катализируемые комплексами, число которых непрерывно возрастает. Механизм гомогенных реакций можно экстраполировать на гетерогенные реакции, и успехи, достигнутые в области химии неорганических комплексов и в теории кристаллического поля, создали теоретические предпосылки, доказывающие правильность такой экстраполяции. И все же такой чисто химический подход неудовлетворителен, в особенности в области гетерогенного катализа, в котором физические явления (обусловленные влиянием поверхности) иногда накладываются на химическое явление (эффекты, связанные с переносом вещества или [c.7]

Однако, несмотря на значительное число полученных к настоящему времени работоспособных расчетных формул, применимых в отдельных частных случаях массотеплообмена реагирующих частиц с потоком, общая теория переноса вещества и тепла в дисперсных средах с учетом химических превращений далека от завершения. Такая теория должна базироваться на совместном рассмотрении уравнений гидродинамики, диффузии и теплопроводности, что связано с большими трудностями, которые не преодолены в настоящее время ни аналитическими, ни численными методами. Степень сложности проблемы Станет понятной, если учесть, что имеющиеся аналитические и численные решения значительно более простой задачи об обтекании сферической капли или твердой частицы ламинарным однородным на бесконечности потоком не являются исчерпывающими. Вместе с тем разработка новых и совершенствование существующих химико-технологических схем, описание природных явлений часто приводят к новым постановкам задач, требующим учета условий, не соответствующих области применимости найденных ранее закономерностей, так что становится необходимым более детальное рассмотрение механизма процесса массотеплообмена реагирующих частиц с потоком. [c.6]

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]

Из этой теории следует, что величина п в таких уравнениях сильно зависит от механизма переноса (испарение, поверхностная диффузия, объемная диффузия, пластическая деформация), посредством которого вещество передается к более стабильным, более крупным частицам. Последние увеличиваются за счет менее крупных и менее стабильных частиц из числа частиц небольших размеров. Однако эмпирическая величина п, наблюдавшаяся Шлаффером и другими, во многих случаях оказывается больше значений, ожидаемых на основании теории Герринга. Эти большие значения, вероятно, отражают влияние факторов, которые не были учтены при теоретическом рассмотрении. Исключительно большие значения п (от 20 до 35) наблюдались в разных стадиях дезактивации катализатора в потоке сухого воздуха при высоких температурах. Предполагается, что появление этих аномально высоких значений связано с процессом, который ускоряет старение в результате освобождения водяного пара при взаимодействии между гидроксильными группами в катализаторе. В ходе дезактивации выделяется все меньше и меньше пара, и процесс заметно тормозится. Действительно найдено, что последние стадии дезактивации в этих условиях могут описываться более правдоподобным, с точки зрения теории Герринга, значением п (приблизительно равным 4). [c.70]

Теория диффузионных переносчиков. При диффузии молекул растворенного вещества или других частиц многокомпонентных систем обменные реакции между компонентами также дают вклад в кажущийся перенос в добавление к движению целой частицы. Этот механизм диффузии рассмотрен в работе Раффа и Фридриха [386]. В системе, где компонент АХ диффундирует в присутствии компонента А, эффективный (кажущийся) коэффициент диффузии О компонента X выше, чем коэффициент диффузии О, соответствующий только движению АХ, поскольку в этом случае X может непосредственно переноситься от АХ к свободной частице А. При этом АХ перемещается без переноса А. Кажущийся коэффициент диффузии, таким образом, представляет собой сумму классического коэффициента диффузии, отвечающего перемещению целой частицы, и коэффициента диффузии, отвечающего упомянутому выше механизму переноса. Вклад этого протекающего при участии диффузионных переносчиков процесса в [c.204]

Реакции окисления — восстановления подразделяются на реакции, протекающие по так называемому внешнесферному и внут-рисферному механизму или типу [35—38]. Скорость реакций с внешнесферным механизмом лимитируется скоростью переноса электрона, а с внутрисферным механизмом — скоростью переноса атома или группы атомов между реагирующими веществами. Для . реакций, протекающих по внешнесферному механизму, Маркусом развита теория [35, 38], согласно которой скорость окислительно-восстановительной реакции определяется соотношением [c.95]

Применение кинетической теории газов для интерпретации явления испарения позволяет создать теорию процесса испарения. Первые попытки количественной оценки скорости, с которой вещество из конденсированной фазы переходит в газообразную, связаны главным образом с именами Герца, Кнудсена и Ленгмюра. Наблюдение отклонений от первоначально постулированной идеальной модели привело к уточнениям механизма переноса, которые стали возможны после возросшего понимания молекулярного и кристаллического строения вещества. Теория испарения включает в себя элементы кинетики реакций, термодинамики и теории твердого тела. Вопросы, связанные с направлением движения испаренных молекул, были решены в первую очередь с помощью вероятностного рассмотрения эффектов кинетики газов и теории сорбции. [c.37]

Исследованием транспорта биологических мембран и их моделей весьма широко занимаются биологи (биофизики). Переносу ионов и молекул в бимолекулярных фосфолипидных мембранах (БФМ) посвящено огромное число работ, которые обобщены в монографии Льва [65], а теоретические представления о механизме индуцированного транспорта через такие мембраны даны в оригинальной монографии Маркина и Чизмаджева [66]. В нашу задачу не входит изложение теории переноса веществ в БФМ, но использование представлений и большого экспериментального материала по селективным свойствам БФМ чрезвычайно полезно для развития теории ионоселективных электродов. Можно отметить хотя бы тот факт, что валиномицин, как одно из самых важных веществ в ионометрии, был применен для [c.41]

В аэродинамическо теории турбулентных струй и факела ведущим звеном в сложном процессе факельного сжигания газа считают перенос импульса, а также энергии и вещества. Эти три связанных между собой явления, основным из которых является первое, подчиняются единым газодинамическим закономерностям. Общность механизма переноса в инертных газовых струях и горящем факеле — основа излагаемой теории. Общность эта позволяет заимствовать из теории струй расчетный аппарат для теории факела. Таким образом, изучение струй играет как бы подчиненную роль в аэродинамике юрения, хотя в общем аспекте теории струй [Вулис, Кашкаров, 1965] газовый факел является одним из ее приложений. [c.5]

Допустим вслед за Лыковым [107] и Маркузен (98] в противоположность сказанному, что диффузия воды вглубь зерна протекает в основном в газовой фазе, и рассмотрим механизм переноса паров в порах гранул удобрений. Молекулы воды перемещаются внутрь пористой структуры единичного зерна благодаря своему беспорядочному движению. Если бы не было сопротивления этому потоку вещества, то в соответствии с кинетической теорией газов скорость проникания воды в зерно (у в м/с) определялось бы выражением [c.97]

Изучение механизма процесс.ов электроосаждения и анодного растворения металлов осложняется том, что п случае твердых металлов, наряду с двумя обычными стадиями всякой электрохимической реакции (перенос реагирующих частиц, разряд или ионизация этих частиц), имеется еще стадия включения разрядившегося атома в кристаллическую решетку металла. Изучение кинетики процессов ионизации и разряда иопов металлов па амальгамных элвктpo lдx позволяет устранить одну из этих стадий (кристаллизация) при использовании амальгам обеспечивается однородность поверхности и легко достигается ес чистота кроме того, при работе с амальгамами можно изучать зависимость скорости анодного процесса от концентрации металла в амальгаме, т. е. получать более полную характеристику анодного процесса, чем в случае твердого металла. Основная трудность изучения механизма стадии разряда — ионизации состоит в том, что для многих металлов ее скорость настолько велика, что в обычных условиях скорость всего процесса лимитируется стадией переноса вещества. Тем не менее, в настоящее время можно считать доказанным, что для значительпопз числа металлов ток обмена имеет конечную величину. Путем применения новых экспериментальных методов к изучению электрохимической кинетики, а именно переменноточного метода [1—3], нестационарных методов с осциллографической записью изменения нотенциала электрода после включения тока постоянной плотности [4—7] или изменения плотности тока при постоянном потенциале электрода [8] в начальной стадии процесса, а также метода радиоактивных индикаторов [9, 10] для ряда систем были измерены величины тока обмена. Результаты изучения зависимости тока обмена от концентрации амальгам и растворов [1, 3,9, 10] хорошо согласуются с теорией замедленного разряда. [c.116]