Метод постоянного диффузионного потока

Метод постоянного диффузионного потока. Фик сформулировал основные законы диффузии на основе опытов при установившемся состоянии, применяя простой прибор, состоящий из вертикальной трубы с открытыми концами. Верхний конец трубы помещался в сосуд с растворителем, нижний — в сосуд с раствором. Клак [41] достиг высокой степени точности, используя трубку квадратного сечения и проводя измерения рефракции на участке трубки, где устанавливается градиент, соответствующий установившемуся [c.222]

Методы определения коэффициентов внутренней диффузии делятся на две большие группы — стационарные и нестационарные. В первом случае измерения проводятся при постоянном градиенте концентраций и постоянном диффузионном потоке. Во втором случае эти величины изменяются во времени. [c.157]

Использование аналитических решений задач нестационарной диффузии требует информации о численном значении коэффициента эффективной диффузии Пд для каждого конкретного пористого материала. Величину Оз можно определить двумя основными методами. Первый из них состоит в создании стационарного диффузионного потока при постоянных значениях концентрации це- [c.43]

Для постоянного граничного условия диффузионный поток интегрируется элементарно. Для экспоненциального граничного условия только что изложенный метод дает [c.131]

Существуют два основных метода определения коэффициента Оэ для капиллярно-пористых материалов. Первый состоит в создании стационарного диффузионного потока целевого компонента при постоянных значениях концентрации компонента на внешних поверхностях исследуемого капиллярно-пористого образца. Для образца материала плоской формы в случае стационарного потока компонента дифференциальное уравнение диффузии упрощается д С йу — Решение такого уравнения при граничных условиях первого рода С л =о = С1 и С х=Ь = 2, где Ь — поперечный размер образца в направлении х потока целевого компонента, имеет очевидную линейную форму С (х) = = С — С — 2)x L, что после дифференцирования дает выражение для потока диффундирующего компонента = = Оз(С,-С2)/1. [c.57]

Метод Робертса основан на ряде допущений, сводящихся к следующему. Каталитическая масса в направлении двух координат не ограничена и имеет конечную толщину Ь. Катализатор доступен реагенту только с одной стороны и температура его постоянна. Далее принимается, что применимы законы идеальных газов, а диффузия описывается законом Фика. Коэффициенты диффузии всех веществ постоянны, но не обязательно равны друг другу. Диффузионные потоки различных компонентов рассматриваются как не зависящие друг от друга, вследствие чего общее давление внутри гранулы катализатора может значительно отличаться от давления у ее поверхности (см. стр. 195). [c.175]

При установлении характера анодного растворения методом вращающегося дискового электрода с кольцом на ис-. следуемый сплав-диск подается постоянная сила анодного тока 1д, а на медное или графитовое кольцо — потенциал, при котором ионы меди, образовавшиеся дри растворении латуни, восстанавливаются в предельном режиме. Регистрируемая сила тока на кольце Ь, определяется диффузионным потоком ионов меди, достигающих кольца, а также протеканием посторонних электродных реакций. Но даже при пол- [c.134]

Метод установившегося состояния заключается в том, что индикатор непрерывно и с постоянной скоростью -вводится в поток вблизи выхода его из аппарата и измеряется установившееся во времени распределение концентрации в направлении, противоположном движению потоков. Для определения коэффициента перемешивания по этому методу принимается диффузионная модель (80]. [c.150]

До сих пор мы рассматривали процессы, при которых в соответствующим образом выбранной системе отсчета диффузионные потоки оказываются постоянными. При этом стационарная многокомпонентная диффузия без инерционных сил описывается системой (IV,49) или (IV,50), в которой уравнение для каждого компонента первого порядка по концентрации (или парциальному давлению) этого компонента. Постоянство диффузионных потоков сильно облегчает решение системы. Однако такой метод применим лишь к ограниченному классу задач, а именно к стационарным одномерным задачам без источников и стоков. Под одномерностью подразумевается такая симметрия задачи, когда все величины зависят только от одной пространственной координаты. [c.206]

В основе электродиффузионного метода лежит измерение скорости диффузии находящихся в растворе ионов к поверхности датчика-электрода. Непосредственно измеряемой величиной является электрический ток датчика, пропорциональный диффузионному потоку активных ионов. Принципиальная схема метода представлена на рис. 1.13. В поток электролита специального состава помещаются два электрода катод малого размера и анод, имеющий значительно большую площадь. Катод является датчиком измеряемой гидродинамической величины (на схеме — напряжения трения). При подаче на электроды постоянного напряжения на их поверхности происходит быстрая электрохимическая реакция, в результате которой концентрация ионов определенного сорта (активных ионов) становится равной нулю. Вследствие возникновения разности концентраций между объемом и поверхностью катода происходит диффузия активных ионов к катоду и в цепи возникает электрический ток, который дополнительно усиливается. Требования, предъявляемые к [c.55]

Такая схема решения эффективна лишь в тех случаях, когда на границах смешивающихся потоков сохраняются постоянными значения скорости, температуры и концентраций, как например при смешении двух полубесконечных потоков топлива и окислителя . При наличии в поле течения замкнутого фронта пламени автомодельное решение тепловой и диффузионной задачи не может быть найдено. Это осложняет, а в ряде случаев исключает, возможность получения аналитического решения. Даже при использовании приближенных методов, позволяющих описать неавтомодельную область течения, расчет [c.30]

Метод пористой диафрагмы. Для устранения конвективных потоков, которые могут иметь место в методе свободной диффузии при наличии градиента температуры, на границе двух сред устанавливается стеклянная пористая перегородка (диафрагма). Она делит диффузионную ячейку (рис. 8.4) на два отделения, одно из которых содержит меченые индикаторы (изотопы). Диффузия осуществляется через каналы пористой перегородки. Предполагается, что градиент концентрации меченых атомов в диафрагме постоянен, а растворы в обоих отделениях однородны по своему составу, что достигается перемешиванием растворов с помощью магнитной мешалки. В таких условиях диффузия будет осуществляться с постоянной скоростью. Коэффициент диффузии можно вычислить из следующего соотношения [41] [c.325]

Простейшие примеры одномерных задач относятся к диффузии в плоском слое (приведенной пленке) или вдоль канала постоянного сечения, где постоянны диффузионные потоки в обычном смысле, т. е. через единицу поперечного сечения. Тот же метод решения легко обобщается и на задачи с переменным сечением, обладающие полной сферической или цилиндрической симметрией. Разница лишь в том, что постоянным здесь оказывается полный поток через все сечение. Примером может служить задача о сте-фановском потоке в сферическом случае, которую мы рассматривали в главе III. Напротив, принципиально иных методов решения требуют задачи, где не могут быть использованы условия постоянства потоков. Сюда относятся нестационарные и пространственно несимметричные задачи, а также особенно важные для приложений к химии задачи с источниками и стоками, т. е. с хшшческими реакциями в объеме. [c.206]

Получаемые в процессе экспериментов данные, однако, не всегда подтверждают предположение о неизменности Оэ в процессе массообмена. Массопроводные свойства многих капиллярно-пористых материалов могут в значительной степени зависеть от концентрации целевого компонента, что устанавливается методом стационарного диффузионного потока, если эксперименты с одним и тем же материалом проводить на разных концентрационных уровнях. Значение коэффициента эффективной диффузии обычно не остаются постоянными в высокоинтенсивных массообменных процессах. [c.60]

Рассматривая электрокинетические эффекты в микрокапиллярах, Дрезнер [71] на основе метода термодинамики необратимых процессов и уравнения Навье — Стокса для барицентрической скорости выразил потенциал течения через скорость диффузионного потока, измеряемую относительно центра массы. В этом отношении его метод подобен рассмотренному выше. Однако при определении потенциала течения Дрезнер предположил, что внутри микрокапилляра наблюдается постоянное аксиальное поле и что коионы в капилляре отсутствуют. С помош ью симметричных соотношений взаимности, отнесенных к капилляру в целом, Дрезнер получил другие электрокинетические коэффициенты. Таким образом, он использовал то обстоятельство, что в стационарном состоянии функция рассеяния для капилляра (мембраны) может быть записана через изменения величин, относящихся к внешним растворам (см. раздел II, а также работу [58], гл. XV). [c.500]

Вестертерп и Ландсман [88] изучали продольное перемешивание в двух небольших роторно-дисковых колоннах диаметром 4,1 п 5,0 см, используя воду в качестве гомогенной фазы. Степень продольного перемешивания определялась методом ступенчатого введения индикатора (раствора едкого натра). Результаты интерпретировались по диффузионной модели. На основании зависимости кажущихся коэффициентов продольной диффузии (при постоянных скоростях перемешивания) от потока через колонну было найдено, что продольная диффузия может быть рассмотрена как суммарный результат двух эффектов. Первый отражает продольное перемеши- вание, возникающее в результате движения жидкости. Эта величина пропорциональна скорости жидкости в колонне. Второй эффект отражает продольное перемешивание вследствие вращения ротора, и его вклад приблизительно пропорционален скорости вращения. [c.150]

Необходимость учета многокомпонентной диффузии при решении задач о входе тел в атмосферу установлена в ряде работ как численным, так и аналитическими методами [36, 117, 138-142]. Так в [36 показано, что при гиперзвуковом обтекании тела диссоциированным воздухом диффузионное разделение химического элемента кислорода суш,ественно зависит от концентрации атомов на внешней границе пограничного слоя и от характера протекания гомогенных и гетерогенных каталитических реакций. Диффузионное разделение элементов на поверхности, обладаюш,ей свойством избирательности каталитического воздействия в отличие от случая идеально каталитической стенки, имеет место даже тогда, когда на внешней границе пограничного слоя присутствуют одни атомы. На химически нейтральной поверхности диффузионное разделение элементов может вызываться гомогенными химическими реакциями рекомбинации атомов кислорода и азота, еслрг их константы скорости суш,ественно различаются. В [117, 141, 142] установлено, что при исследовании обтекания каталитических поверхностей частично ионизованными смесями использование простых моделей диффузии приводит к суш,ественным ошибкам при определении равновесной температуры поверхности и теплового потока к ней. Найдены режимы обтекания затупленных тел частично ионизованным газом, при которых конвективный тепловой поток к некаталитической стенке при постоянных концентрациях химических элементов более чем на 30 % больше, чем при правильном учете многокомпонентной диффузии. В [141, 142] предложена также простая модель описания диффузии, которая дает результаты, практически совпадаюш,ие с точными. [c.107]

Если с обеих сторон диффузионной колонки поддерживать постоянную концентрацию, то поток диффундирующего вещества должен быть стационарным вследствие постоянства движущей силы (градиента концентрации) в колонке. Это условие можно достаточно точно воспроизвести методом диафрагмы, впервые предложенным Нортро-пом и Ансоном [76] и развитым рядом исследователей [77 - 81], в частности Гордоном [821 и Стоксом [83]. [c.168]

Имеется много описаний успешного применения масс-спектрометров для оперативного контроля непрерывного потока производственного газа. Одной из первых установок для непрерывного контроля является установка Нира для непрерывного анализа газа на заводе по обо-гаш,ению урановой руды диффузионным методом [Л. 9]. Схема ее представлена на рис. 7-1. В установке используется металлическая 60-градусная спектрометрическая трубка со стеклянным кожухом для ионного источникя с нормальной магнитной фокусировкой (статический тип масс-анализатора). Магнитное поле создается постоянным магнитом. [c.134]

Для объяснения экспериментальных данных по гидродинамиче-скому перемешиванию был выдвинут ряд моделей зернистого слоя. Наиболее удачной оказалась дискретная ячеистая модель, которая согласуется с описанной выше гидродинамической картиной течения в слое. Первоначальным вариантом дискретной модели была модель ячеек идеального смешения [12, 16], хорошо объяснившая данные по продольному перемешиванию в потоках газа. Для описания про- дольного перемешивания в потоках жидкости, где наблюдаются более сложные зависимости эффективного коэффициента продольной диф-, фузи от скорости потока, были выдвинуты различные варианты моделей с застойными зонами. Первой моделью этого типа была модель Тернера—Ариса [17]. Согласно этой модели зернистый слой рассматривали как канал постоянного поперечного сечения, характеризующийся определенными значениями линейной скорости по- тока и коэффициента продольной диффузии, от стенок которого отходят тупиковые каналы-ответвления, где по предположению, конвекция отсутствует и перенос вещества осуществляется только путем молекулярной диффузии. В последующих работах [18] застойные явления рассматривали в рамках ячеистой модели. Метод анализа таких систем, использующий аппарат характеристических -функций, был указан в работе Каца [19]. Расчеты но различным вариантам моделей с застойными зонами позволили объяснить наблюдаемые в потоках жидкости пониженные значения числа Ре ц и наличие хвостов у функций распределения времени пребывания в слое. Недостатком этих работ является, однако, то, что физический смь л застойных зон в них не конкретизируется вследствие этого оказалось невозможным выявить непосредственную связь характеристик продольного перемешивания с параметрами зернистого слоя и провести количественное сравнение теории с экспериментом. Готтшлих [20], пытаясь придать модели Тернера—Ариса физиче- ское содержание, предположил, что роль тупиковых каналов или застойных зон играет диффузионный пограничный слой у поверхности твердых частиц. Оценка толщины диффузионного слоя, необходимой для объяснения экспериментальных данных по продоль-) ному перемешиванию, не совпала, однако, с толщиной диффузионного пограничного слоя, оцениваемой на основе измерения коэффициента массопередачи (см. раздел VI.3). Это несоответствие было отнесено автором на счет влияния распределения толщины диффузионного слоя на неравнодоступной поверхности твердых частиц. Экспериментальное исследование локальных коэффициентов массопередачи в зернистом слое показывает [7 ], что в нем имеются области, массопередача к которым резка затруднена — зоны близ точек соприкосновения твердых частиц. Расчет по модели ячеек с застойными зонами близ точек соприкосновения твердых частиц [21 ] позволил [c.220]

Вместо химического окисления продиффундировавщего атомарного водорода Н. И. Тугое [106] применял анодное окисление. Этот метод получил дальнейшее развитие в работе [107], 1В которой для регистрации потока водорода через мембрану-катод использовалось возрастание тока в цепи потенциостата, поддерживающего постоянным потенциал диффузионной (выходной) стороны M6Mi6paHbi, соприкасавшейся с 1 н. раствором NaOH. [c.33]

При изучении элементарного акта равновесного захвата исследуют [57] зависимость коэффициента распределения от концентрации примеси и кристаллизанта при постоянной температуре (изотерму сокристаллизации), а также температурную зависимость этого коэффициента при неизменной концентрации примеси (изо-стеру сокристаллизации). Данные об изотермах дают возможность определить, какова стехиометрия перехода молекул примеси и кристаллизанта в твердую фазу и, следовательно, как располагается примесь в кристаллической решетке. Изостера позволяет определить изменение свободной энергии при сокристаллизации, а значит получить представление о состоянии молекул примеси в твердой фазе, связанном с этой свободной энергией [58]. После этого изучают неравновесные состояния системы. При этом обычно устанавливают, зависит ли эффективный коэффициент захвата от скорости кристаллизации в условиях интенсивного перемешивания среды (при Ке > >10 ). Если такая зависимость обнаружена, то далее следует определить, не влияет ли на захват оствальдово созревание или диффузионное межфазовое перераспределение ранее захваченной примеси. Для этого, используя метод потоков, регистрируют изменение концентрации С примеси в среде в ходе сокристаллизации, причем в определенный момент процесса в систему вводят индикатор примеси и далее также наблюдают за его концентрацией С в среде. По данным об изменении концентрации примеси в среде до введения индикатора находят результирующий ноток примеси в твердую фазу в момент добавления индикатора [c.262]

В основу работы положен метод диффузии этилена через проницаемую полимерную мембрану в поток воздуха. Устройство (рис. 85) представляет собой диффузионную ячейку, состоящую из двух камер, разделенных мембраной. Через камеру 3 проходит этилен, через камеру 7. -газ-носитель (воздух). Микроконцентрации этилена, диффундирующие через пленочную мембрану 1 в камеру 7, поступают в пстгж ГС. Мембрана 1 выполнена из полиэтилена толщиной от 0,065 до 0,125 мм. Оба газа (этилен и воздух) поступают из источников с постоянными давлениями и с регулируемыми и точно измеренными расходами этилена - 0,1 см /с, воздуха - от 1 см /с и более. Мембрана герметизирована в корпусе устройства 5 с помощью уплотнительных колец 4. Ячейка расположена в водяном термостате, температура которого регулируется с погрешностью 0,1 °С на любом участке интервала 0-40 °С. [c.200]

Используя метод диффузионного разбавления, в микроаргоновый детектор с потоком аргона постоянно подавали пары гептана, которые вызывали увеличение тока детектора на 2-10 а. При этом зависимость изменения тока от концентрации гептана была пропорциональной с погрешностью измерения примерно до 5%. [c.175]

В. Е. Накорякова с соавторами. В определенной области разности потенциалов между катодом и анодом ток не зависит от приложенного напряжения (режим предельного диффузионного тока), а определяется только диффузией ионов. Перемещение ионов к поверхности в условиях высокой электропроводности раствора (исключающей миграцию под действием электрического поля) подчиняется диффузионному уравнению, на основании решения которого при известном профиле скорости вблизи поверхности электрода можно вычислить скорость потока жидкости. В зависимости от формы электродов можно измерять как модуль, так и вектор скорости с учетом ее пульсационной составляющей. Калибровочная зависимость обычно имеет вид /=Л+5У г, где / — электрохимический ток, А и В — константы для определенного датчика при данной концентрации активных ионов. При вычислении среднего значения скорости из полученной осциллограммы должны быть исключены участки, соответствующие пребыванию катода в газовой фазе. Датчик для определения скорости потока жидкости электрохимическим методом может быть использован в качестве точечного электрода для одновременного определения момента перехода от жидкости к газу и наоборот. Принцип работы схемы заключается в следующем. На датчик наряду с постоянным смещением подается напряжение до 10 мВ частотой несколько сотен килогерц. Ток, протекающий через датчик, можно разложить на две составляющие низкочастотную, которая меняется с изменением скорости жидкости, и высокочастотную, изменяющуюся с частотой питающего напряжения. Амплитуда высокочастотной составляющей принимает два фиксированных значения, соответствующих пребыванию датчика в жидкой и газовой фазах. После разделения на фильтрах из высокочастотной составляющей формируется сигнал фазы в виде прямоугольных импульсов, который управляет ключом, пропускающим на выходной усилитель низкочастотную составляющую только в те моменты времени, когда датчик находится в жидкой фазе. [c.154]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология