Теория межфазного переноса

Обычно полуэмпирическая концепция локальности основывается на определении отношения коэффициента турбулентного обмена к величине кинематической вязкости. Способы разделения области интегрирования и определения коэффициента турбулентного обмена у поверхности раздела фаз определяют специфику той или иной теории межфазного переноса. [c.43]

Основу описания эффектов третьего уровня составляют методы механики мелкомасштабных течений около включения дисперсной фазы, термодинамика поверхностных явлений, методы описания равновесия многокомпонентных систем, различные теории межфазного переноса. [c.44]

Для описания эффектов третьего уровня используют методы механики мелкомасштабных течений около кристалла, термодинамики поверхностных явлений, различные теории межфазного переноса. [c.12]

Скорость процесса хемосорбции определяется как скоростью химической реакции, так и величиной коэффициента массопередачи, который может быть рассчитан по одной из рассмотренных выше теорий межфазного переноса (пленочная теория, теория обновления поверхности контакта фаз, теория межфазной турбулентности и т. д.). [c.166]

Сделана попытка систематизировать различные теории межфазного переноса и дана их сравнительная оценка. [c.5]

Таким образом, анализ структуры связных диаграмм моделей межфазного переноса позволяет сделать вывод о том, что диаграммы межфазного переноса с учетом условий равновесия в рамках существующих теорий топологически неразличимы (изоморфны) и различаются между собой лишь значениями параметра проводимости и формой его зависимости от гидродинамической обстановки в системе. [c.156]

Рассмотрены топологические структуры межфазных явлений в гетерофазных ФХС. Обсуждены особенности топологического описания теплового, механического и покомпонентного равновесия фаз. Дано преставление в виде топологических структур связи ряда моделей межфазного переноса двухпленочной модели, модели обновления поверхности контакта фаз, модели диффузионного пограничного слоя, модели развитой межфазной турбулентности. Показано, что диаграммы межфазного переноса с учетом условий равновесия в рамках существующих теорий структурно изоморфны и различаются между собой лишь значениями параметра проводимости и формой его зависимости от гидродинамической обстановки в системе. [c.182]

Анализ подобных кривых позволяет определить характеристики не только диффузии, но и межфазного переноса зарядов, а именно, коэффициенты переноса катодной а и анодной /9 реакций и константу скорости к . (Модельный способ компьютерной обработки поляризационных кривых алмазных электродов для определения их кинетических характеристик продемонстрирован в работе [148]). Качественно, чем менее обратима электродная реакция, тем больше разность потенциалов катодного и анодного максимумов тока АЕ . Согласно теории [142, 143], для обратимой одноэлектронной реакций АЕ = 56 мВ, независимо от концентрации реагента и скорости развертки потенциала. Для трех первых реакций (рис. 25) эта величина составила, соответственно, 88, 72 и 65 мВ [144, 149] следовательно, на относительно сильно легированном поликристаллическом электроде они протекают в режиме квазиобратимой [c.47]

Значительные успехи достигнуты в теории межфазного натяжения. Теория дает приближенное уравнение, аналогичное уравнению (11-48), однако вместо радиальной функции распределения, обычно неизвестной для систем, приведенных в табл. 111-2, здесь используется средняя плотность. Как показано на рис. 111-3, работу или свободную энергию растяжения поверхности раздела двух жидкостей А и В молено рассматривать как сумму работ переноса молекул А и В на соответствующие поверхности раздела фаз жидкость — пар, т. е. а + 7в, за вычетом [c.91]

В заключение следует сказать, что теория предсказывает не все наблюдаемые в эксперименте эффекты. Например, как видно из рис. III.11, дисперсия пиков полимеров при S < зависит от If и увеличивается с ростом молекулярной массы. По-видимому, этот эффект обусловлен зависимостью дисперсий пиков от кинетики межфазного переноса макромолекул. Чем меньше D = = Di M), и Ds = D (M), тем с меньшим числом актов сорбции — десорбции п макромолекулы проходят колонку и, соответственно, даже при неизменных Kd более сильно размываются (см., например, рис. III.6). [c.76]

Рис. 20-13. Изменения коэффициентов межфазного переноса в зависимости от скорости массообмена, согласно различным теориям. Отрицательные значения ф соответствуют массопередаче из данной фазы, положительные значения — направлению массопередачи в данную фазу

Рис. 20-14. Изменения коэффициентов межфазного переноса в зависимости от отношения потоков Л, согласно различным теориям. Отрицательные В отвечают массопередаче из данной фазы, положительные Н — массопередаче в данную фазу

КИНЕТИКА МЕЖФАЗНОГО ПЕРЕНОСА. ТЕОРИИ МАССОПЕРЕДАЧИ [c.308]

В. В. Кафаров [51, 67, 205] выдвинул ряд положений, являющихся базой теории межфазного массопереноса, основанной на представлениях о межфазной турбулентности. На границе раздела фаз, течение которых не ограничивается твердыми стенками, возникает особый гидродинамический режим, характеризующийся образованием вихрей последние пронизывают пограничные слои и проникают вглубь фазовых потоков. Такой режим определяется как режим развитой свободной турбулентности. В этом режиме (режиме эмульгирования или турбулентной пены) двухфазная си-тема представляет собой недвижный комплекс газожидкостных вихрей со значительным развитием межфазной поверхности и быстрым ее обновлением. Газожидкостной системе присущи основные особенности свободной турбулентности — отсутствие гашения турбулентных пульсаций, наличие нормальных составляющих скорости, отсутствие заметного влияния молекулярных характеристик на массоперенос. Таким образом, межфазная поверхность сама становится источником турбулентности и масса переносится через поверхность раздела фаз вихрями с осями, перпендикулярными направлению движения потоков. Анализируя условия, в которых возникает межфазная турбулентность, В. В. Кафаров указывает [51], что вихри на межфазной поверхности возникают при различающихся по величине и направлению скоростях движения фазовых потоков, в частности в тарельчатых колоннах создается благоприятная обстановка для вихреобразования на границе раздела фаз. В наших экспериментах на тарельчатых контактных устройствах различного типа — это важное обстоятельство следует подчеркнуть еще раз — во всем исследованном диапазоне нагрузок по жидкости и газу наблюдался режим развитой свободной турбулентности (см. гл. ГУ, стр. 114). [c.155]

В каждом из этих идеализированных случаев поведения границы раздела фаз упрощение претерпевают первые два члена, стоящие в правой части уравнения (8.5) однако при обсуждении ранее всегда предполагали, что член, учитывающий скорость реакции, отсутствует. Теперь нужно установить, как изменяется выражение для скорости межфазного переноса при появлении члена, характеризующего химическое взаимодействие. Что касается других членов, то допущения остаются теми же. Часто будет удобным, представляя результаты расчетов, находить теоретическое значение коэффициента ускорения 0, которое определим как отношение коэффициента массоотдачи, найденного по данной теории с учетом члена, отражающего химическое вза- [c.342]

Было показано, что для каталитической реакции первого порядка конверсию в поршневом псевдоожиженном слое малых размеров можно рассчитать с приемлемой точностью, если межфазный перенос осуществляется преимущественно путем диффузии и если диффузионным переносом можно пренебречь. Следует ожидать, что применение теории поршневого режима приведет к заниженным результатам по сравнению с экспериментом, особенно при высоких скоростях газа, когда хороший контакт между газом и твердыми частицами вблизи распределительной решетки обеспечивает высокую степень превращения. [c.221]

В общем случае коэффициенты массоотдачи являются функцией двух групп факторов. Во-первых, они зависят от факторов, определяющих диффузионный перенос вещества к границе раздела фаз, и, во-вторых, от гидродинамического состояния межфазной поверхности. Очевидно, гидродинамические факторы будут оказывать влияние, аналогичное влиянию в бинарных системах, однако в многокомпонентных смесях диффузия имеет ряд специфических особенностей [64—661. Правда, в работах [67, 681 обращается внимание на различие в оценке глубины проницания (толщины пленки) по теории проницания для бинарной и многокомпонентной систем. В последнем случае речь идет уже о матрице глубин проницания, физический смысл которой в общем случае (при наличии перекрестных эффектов в матрице коэффициентов диффузии) не интерпретируется. Отмечено также [681, что КПД зависит от поверхностного натяжения компонентов. [c.345]

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]

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]

В некоторых случаях перед стадией перехода электрона через межфазную границу или после нее вблизи поверхности электрода протекает химическая реакция если такая гомогенная химическая реакция имеет не очень большую скорость, то она накладывается на процессы переноса вещества к электроду или от него. Теория таких процессов достаточно сложна и здесь не рассматривается. [c.335]

В работах [9—11] вопрос об обобщении опытных данных по тепло- и массообмену при испарении и конденсации из парогазовой смеси был рассмотрен для условий, когда возможно пренебрегать межфазным кинетическим сопротивлением переносу вещества на поверхности раздела и дополнительными молекулярными эффектами — термодиффузией и диффузионной теплопроводностью. Путем анализа методами теории подобия дифференциальных уравнений и граничных условий для бинарного пограничного слоя на полупроницаемой поверхности было установлено, что уравнения подобия для коэффициентов тепло- и массоотдачи при указанных условиях можно в общем случае [c.117]

В этой статье я хочу показать, что методы, предложенные Гиббсом для статической межфазной поверхности, можно распространить на движущиеся межфазные поверхности. При этом неизбежно вводятся новые макроскопические свойства двухфазной системы. Например, статическая объемная жидкость может быть термодинамически описана такими свойствами, как плотность, гидростатическое давление, внутренняя энергия и т. д. Но если жидкость движется, мы должны ввести также параметры, которые описывали бы скорости переноса массы, импульса и энергии. Они появляются в теории объемных жидкостей как коэффициенты диффузии, вязкости и теплопроводности. Подобным же образом, если наша система состоит из двух жидких фаз, можно ожидать, что у переносов массы, импульса и энергии в окрестности границы фаз появятся особенности, суть которых нельзя предсказать, зная коэффициенты переноса, справедливые только внутри объемных фаз. [c.41]

Теория свободной турбулентности, т. е. турбулентности, развивающейся в случае движения потоков без фиксированных границ, была развита на основе воззрений Прандтля и Кармана [117] рядом исследований. Тэйлор и другие исследователи, чтобы объяснить некоторые явления, наблюдаемые при свободной турбулентности, разработали теорию переноса вихрей. При поперечном переносе вихрей, возникающих в турбулентном потоке, появляются турбулентные касательные напряжения. Эти представления применительно к процессам массопередачи получили развитие в работах В. В. Кафарова [67], посвященных так называемой межфазной турбулентности. [c.16]

Перенос вещества в диффузионных пограничных слоях рассматривался до сих пор ( 6.4) в приближении линейной теории диффузионного пограничного слоя. Для систем с интенсивным массообменом было показано ( 5.3), что большие потоки вещества через межфазную границу могут инициировать вторичное течение. Скорость этого течения Vn, направление которой нормально к поверхности раздела фаз, определяется непосредственно из величины диффузионного потока массы абсорбируемого вещества через межфазную поверхность (5.23) [c.109]

Существует иной подход к решению аналогичных задач переноса, использующий концепцию деформационной турбулентности [226], Этот подход состоит в замене волновой межфазной поверхности плоскостью, но при этом диффузионные характеристики растворенного вещества оказываются зависящими от волновых параметров и координат. Оценка этих характеристик производится в соответствии с развитой в работе [227] теорией. [c.122]

Диаграммы моделей межфазного переноса. Рассмотрим методику построения связных диаграмм, отражающих перенос массы в гетерофазной системе с учетом условий межфазного равновесия компонентов с точки зрения существующих теорий межфазного переноса. Прежде чем переходить к рассмотрению этих вопросов, отметим, что использование понятия химического потенциала в технических расчетах не всегда удобно. Поэтому при дальнейшем изложении вместо химического потенциала будет использоваться другая интенсивная величина псевдоэнергетического характера — концентрация (массовая, объемная, молярная) компонента. [c.149]

Дальнейшие сведения по теории экстракции растворителями факторам, влияющим на межфазный перенос, и типам аппаратов применяемых для экстракции, можно найти в учебниках Шер вуда и Пигфорда [22] и Трейбла [42]. [c.254]

В настоящем разделе описана простая модель, позволяющая до конца проанализировать зависимость коэффициентов трения, тепло- и массопередачи от скорости массообмена. В качестве такой модели принята модель однонаправленного потока, обтекающего бесконечно протяженную плоскую твердую поверхность. Задачи тепло- и массопереноса в одномерных потоках жидкостей и газов удалось решить нескольким авторам [6, 11—13]. Так, например, в работе [111 в рамках пленочной теории исследован межфазный перенос обоих компонентов бинарной газовой смеси в условиях высоких скоростей массообмена. Работа [12] была посвящена расчету [c.590]

Основой любой теории межфазного массопереноса в газопарожидкостных системах служат те или иные представления о гидродинамическом состоянии поверхности раздела фаз и связанные с этими представлениями модели переноса вещества через межфазную поверхность. Обзор существующих теорих массопередачи приведен в работах [42, 51, 52, 115] и др. [c.154]

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]

В настоящее время линейная феноменологическая Т. н. п. является законченной теорией, имеющей очень широкое практич. применение. Процессы диффузии, вязкого течения, теплопередачи должны учитьшаться при проектировании и анализе режимов работы хим. реакторов и др. аппаратов произ-ва. В хим. термодинамике гетерог. систем с помощью ур-ний линейной Т. н. п. рассчитывают перенос в-ва, заряда, тепла через межфазные границы и переходные слои, в электрохимии-перенос электрич. заряда при разл. условиях (см. Растворы электролитов). Соотношения Т.н.п. для прерывных систем применяются также при описании мем-братых процессов разделения, в т.ч. протекающих с участием биол. мембран. В создание линейной Т.н.п. большой вклад внесли Р. Клаузиус, Т. Де Донде, Онсагер, Пригожин, Дьярмати и др. [c.539]

Согласно этой теории, впервые предложенной Хигби [18], при интерпретации массопередачи от газа к жидкости межфазная поверхность не является статической (неизменной) величиной, а складывается на стороне жидкости из элементов, каждый из кото-рых находится в контакте с газовой фазой только в течение короткого, но одинакового периода времени, после чего проникает в глубь жидкой фазы. Его место занимает новый элемент, прибывший из ядра жидкой фазы. Следовательно, на стороне жидкости нет постоянной ламинарной пленки, а турбулентность жидкости распространяется до самой межфазной поверхности. Таким образом, перенос массы осуществляется путем неустано вившейся молекулярной диффузии от межфазной поверхности к элементу жидкости во время контакта т. Этот процесс описывается дифференциальным уравнением неустановившейся диффузии [c.293]

Дальнейшее развитие эта теория получила в модели автора работ [231, 232], который изучал продукты реакции на межфазной поверхности, состоящие, согласно его данным, главным образом из Снх8, при X равном 1,8-2,0. Первой стадией при возникновении адгезии является образование Снх8. Этот слой может увеличиваться за счет катионной диффузии, то есть переноса ионов металла и свободных электронов через сульфидный слой. На границы поверхности "сера-сульфид происходит реакция [c.223]

Шервуд и Вей [16] и Серль и Гордон [17] провели эксперименты с мгновенными реакциями в сосудах с перемешиванием, однако из-за межфазной турбулентности не смогли теоретически обосновать полученные результаты. Чтобы изучить и проанализировать одномерную, первоначально неподвижную систему в процессе диффузии, а также определить влияние межфазных явлений на скорость переноса и величину зоны реакции, Хо и Ранц использовали оптический метод, в том числе шлировую фотографию. Они изучали необратимую реакцию второго порядка и дали теоретический анализ положения зоны реакции. Эксперименты с мгновенными реакциями в одномерных неподвижных системах показали, что исчезающе тонкая реакционная зона перемещается внутрь той или иной фазы, подтверждая теоретические предсказания в отсутствие межфазной турбулентности перемещение зоны соответствует теоретическим предположениям (для этого случая теория предсказывает произвольное увеличение скорости переноса, вызванного реакцией). При наличии межфазной турбулентности зона реакции движется быстрее, чем предсказано теорией. [c.364]

Попытка учесть неидеальность процесса, а именно ограниченность скорости переноса вещества между фазами (т.е. кинетику межфазного перехода) скорости продольной и поперечной диффузии, влияние размеров частиц стационарной фазы — предпринята Ван-Деемтером в теории, получившей название кинетической теории хроматографии [78]. [c.183]

В вопросе о состоянии межфазной поверхности контакта и о механизме массопередачи в настоящее время получили распространение две теории пленочная, основамная на представлении об устойчивой и неизменной поверхности фазового контакта, и теория динамического состояния поверхности фазового контакта. Первая из них предполагает преимущественное влияние на процесс переноса массы молекулярной диффузии, во второй рассматривается влияние как молекулярного, так и вихревого переноса массы в зависимости от гидродинамического состояния двухфазной системы в целом. [c.5]

Теперь мы рассмотрим возможность такого электронного переноса между металлом и носителем, который изменяет объемные электронные свойства металлических частиц и вызывает тем самым модифицирование каталитических свойств металла. При этом межфазную поверхность раздела металл—носитель часто описывают как поверхность раздела металл—полупроводник с помощью общепринятой теории объемного заряда [71—73]. Электроны переносятся к металлу или полупроводнику в зависимости от того, где выше работа выхода, и между двумя фазами устанавливается разность потенциалов, численно равная разности работ выхода. В таком случае на поверхности полупроводника возникает объемный заряд соответствующего знака, плотность которого уменьшается по мере удаления от поверхности раздела внутрь носителя, а на поверхности металла индуцируется равный по величине, но противоположный по знаку заряд. Однако количественная оценка явлений с помощью этой теории приводит к весьма серьезным затруднениям, поэтому едва ли ее можно использовать для описания реальных свойств металла. Чтобы подтвердить этот вывод, обратимся к работе Баддура и Дейберта [73], изучавших поведение тонких пленок никеля, напыленных на германиевые подложки, легированные разным количеством добавок п- или / -типа такие пленки использовали как катализаторы дегидрирования муравьиной кислоты. Переносимый заряд пропорционален где п — концентрация носителей заряда в полупроводнике и V — разность потенциалов на новерхности раздела. Наиболее важной переменной является п, изменяющаяся на много порядков в зави- [c.282]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология