Термическая диффузия термодиффузия

В качестве метода разделения и исследования нефтей и нефтяных фракций применяют метод термической диффузии. Процесс термодиффузии идет в кольцевом пространстве между стенками двух коаксиальных цилиндров, куда помещается исследуемая жидкость или газ. Температура стенок поддерживается различная. В результате конвекции жидкость или газ начинают циркулировать, при этом более тяжелые компоненты двигаются по направлению к более холодной стенке и концентрируются на дне, а более легкие — по направлению к теплой стенке и собираются в верхней части колонки. Метод применяется для разделения углеводородов смазочных масел, причем разделение происходит в соответствии с числом колец. В нижней части колонки концентрируются компоненты с наибольшим числом колец. В некоторых случаях термическую диффузию используют для разделения газов и паров. [c.231]

Фактически диффузия таки е имеет место при наличии разностей температур и без градиентов концентрации. Этот процесс называется термодиффузией. Соответственно в этом случае в уравнении переноса массы и энергии должны быть введены добавочные члены. Однако термическая диффузия оказывает заметное влияние на процесс только тогда, когда температурные градиенты очень велики, и поэтому ею можно пренебречь в обычных процессах переноса маосы, происходящих в промышленных условиях. [c.558]

Процесс термической диффузии газовых смесей хорошо разработан и теоретически и экспериментально [124]. Что же касается термодиффузии жидкостей и, в частности, жидких углеводородов, то принципы их разделения не известны и только на основании эмпирических наблюдений выявлены некоторые закономерности [125]. [c.56]

Известны попытки теоретического расчета постоянной термодиффузии для жидких смесей. Однако соответствующие методики расчета имеют еще меньшую точность, чем аналогичные методики расчета для газовых смесей. Поэтому и здесь приходится прибегать к экспериментальным определениям. В большинстве случаев при этом определяют не ат, а величину Sr = = ат1Т, которую называют коэффициентом Соре. Простейшая установка для определения коэффициента Соре представляет собой заполненный исследуемой смесью цилиндр, концы которого закрыты днищем и крышкой, изготовленными из теплопроводящего материала, обычно из металла. Один конец цилиндра охлаждается до температуры Ti, а другой нагревается до температуры Ti. Таким образом, днище и крышка цилиндра играют роль холодной и горячей стенок соответственно. Под влиянием градиента температур в цилиндре (ячейке) возникает градиент концентрации, обусловленный протекающими процессами термической и концентрационной диффузии. Для устранения конвективного перемешивания в растворе в середине ячейки устанавливают пористую перегородку. По достижении равнове- [c.179]

Все опубликованные работы по термической диффузии можно разделить на две категории. В одной категории работ рассматривается влияние переменных условий термодиффузии на разделение полимера и растворителя (разд. III). Во второй категории работ исследуется разделение фракционируемого полимера по группам молекул с различными молекулярными весами (разд. IV). Работы первой группы проводят в основном на фракциях полимеров, полученных методами последовательного осаждения, причем определений молекулярных весов молекул, собравшихся в каждой ячейке термодиффузионной колонки, не проводят, во второй группе работ используют нефракционированные образцы полимеров и осуш ествляют определение молекулярных весов молекул полимера в каждой ячейке колонки. Для практических целей более важны работы второго типа, но первая группа работ может иметь значение при интерпретации результатов фракционирования полимеров. [c.162]

Термическая диффузия. Этот сравнительно новый метод позволяет разделять циклопарафиновые углеводороды по степени их цикличности. Сущность метода заключается в том, что в кольцевом зазоре колонки типа труба в трубе создается температурный градиент. Это достигается нагреванием до 100—170°С одной стенки и охлаждением до 4—20 °С другой. Разность температур двух стенок, ограничивающих кольцевой зазор, вызывает конвекционный поток вверх вдоль горячей трубы и вниз вдоль холодной. Молекулы исходной смеси беспрерывно движутся и разделяются по своим физическим свойствам, в основном по плотности и вязкости. Итак, в результате термодиффузии одни типы молекул удаляются от горячей стенки и стекают по холодной стенке вниз, а другие, наоборот, участвуют в восходящем потоке по горячей стенке и концентрируются наверху. Если при достижении равновесия отбирать порции по высоте колонки, то можно получить фракции различного состава. Обычно по высоте колонки имеется 10 кранов. Для термодиффузии применяются колонки высотой 1700 мм, зазором 0,3 мм, объемом кольцевого пространства 28 мл. Продолжительность разделения одной пробы 200 ч. [c.63]

Для многократного использования небольшого различия в составах метод термической диффузии применяется в сочетании с использование термической конвекции. Аппарат для разделения смеси газов состоит в основном из длинной вертикально установленной трубки I (рис. 53), по оси которой проходит проволока 2 (или тонкая трубка), нагреваемая до высокой температуры электрическим током (нли другим способом). Наружная трубка окружается рубашкой 3 для охлаждения. Эффект термодиффузии сказывается в том, что более легкие молекулы направляются к горячей проволоке, где они поступают в восходящий конвекционный ток, существующий вблизи проволоки, а более тяжелые молекулы направляются к наружной стенке трубки и здесь попадают в нисходящий конвекционный ток. В результате более легкие молекулы направляются вверх, а более тяжелые — вниз, и вдоль трубки устанавливается некоторый градиент концентрации. Образованию и сохранению этого градиента противодействует частичное перемешивание потоков и обычная диффузия. [c.160]

Здесь pm — массовая плотность Djj — коэффициент диффузии смеси газов, состав которого определен мольными долями компонентов х и Х2 iT — коэффициент термодиффузии. Явная зависимость потока массы от двух градиентов — это принципиально новое положение. (Тривиальный подход здесь состоял в том, что влияния температуры можно было ожидать лишь постольку, поскольку от температуры зависит коэффициент диффузии.) Экспериментальная проверка этого результата, проведенная в 1917 г., показала, что уравнение (IX. 13) действительно пригодно для описания диффузии в термически неоднородных газах. С тех пор это явление носит современное название термодиффузии. [c.290]

При этом, если кт О, т. е. если процесс лимитируется диффузией более тяжелого газа, то термодиффузия будет понижать температуру поверхности и наоборот. Эти выводы теории Бубен [31 подтвердил экспериментально, изучая термический режим поверхности при каталитическом окислении водорода на платине. [c.411]

Здесь Аа=а (I, t) — ао Дс=с [I, i) — С(, и Сд — локальные концентрации вещества в грануле адсорбента в адсорбированной и газовой фазах соответственно в начальный момент времени — концентрация адсорбтива на границе гранулы Ь характерный размер гранулы щ=1/Ь / (с, Т) — термическое уравнение адсорбции х — средняя теплопроводность адсорбционной системы Ь.жВт — коэффициенты диффузии и термодиффузии соответственно V — геометрический индекс формы гранулы. [c.98]

Если МОС имеет сравнительно высокую термическую устойчивость при повышенных температурах, то в условиях осаждения покрытий из паровой фазы этого МОС могут возникнуть явления термодиффузии вблизи подложки, нагретой до более высоких температур, чем окружающая среда. При этом вследствие различия в температурных зависимостях давления пара и коэффициентов диффузии МОС и продуктов распада будет наблюдаться обеднение высокотемпературной зоны, прилегающей к подложке, исходным МОС и обогащение этой зоны продуктами распада. В участках реакционного сосуда, расположенных вдали от подложки и имеющих более низкую температуру, наоборот, паровая фаза будет обогащена парами МОС по сравнению с концентрацией его вблизи подложки. [c.171]

Если два раствора различного состава, находящиеся при одной и той же температуре, вступают в диффузионное взаимодействие, то между ними возникает температурный градиент (эффект Дюфо). И наоборот, если к гомогенному раствору приложить температурный градиент, то в таком растворе обычно устанавливается градиент концентраций. Этот эффект называют термической диффузией (термодиффузией). [c.619]

Методом термической диффузии сконцентрированы из фракции 150—240°С алкиладамантаны [96,97]. Термодиффузией можно разделить некоторые цис-, транс-изомеры например, транс-д,е-калин концентрируется в верхних фракциях, а, цис-декалин — в низу колонки 97]. В этой же работе приведены результаты термодиффузионного разделения деароматизированной фракции 200— 225 °С балаханской нефти (табл. 12). Изоалканы концеитрируют- [c.65]

Недостатки термодиффузии большая длительность установления равновесия, малая производительность ограничивают приме-ним ость этого метода системами, трудно разделяющимися другими способами. Тем не менее, рекомендовано даже применение термодиффузии для производства смазочных масел специального назначения, характеризующихся низкой температурой застывания, высоким индексом вязкости и устойчивостью к окислению. Показана также возможность эффективной очистки церезина от примесей циклоалканов методом термической диффузии [94]. [c.66]

Разделение веществ методом термодиффузии основано на возникновении градиента концентраций в смеси веществ под влиянием градиента температуры (например, один конец запаянной трубки, в которой находится смесь, нагревается, а другой охлаждается). Само явление термодиффузии применительно к водным растворам солей было открыто еще в середине прошлого века. Зтим явлением объясняется также и обнаруженный в то же время термоэлектрг еский эффект в твердых телах, в частности в металлах, проявляющийся при наложении на них температурного поля. Возможность протекания термической диффузии в смесях газов вначале была предсказана теоретически (1911г.), л затем подтверждена и экспериментально (1917г.). [c.160]

Определяя п из уравнения (IV. 13), для удобства записанного в логарифмической форме lgтl lg7, из соотношения (1У.16) находим V. Как показали такие определения, для большинства газов значения V лежат примерно в интервале 9—15, т. е. модель твердых упругих шаров, для которых v , в целом не отвечает действительности. Для некоторых газов значения V оказываются или меньше 9 или больше 15. Для удобства расчетов по формуле (IV. 12) входящая в нее функция /(V) прота-булирована для значений V, изменяющихся от 3 до с , функция f lv) изменяется от 0,807 до 1, т. е. незначительно. Таким образом, величина ат, рассчитываемая по формуле (1У.12), в основном определяется относительными молекулярными массами компонентов разделяемой смеси и множителем (V—5)/(v—1). Легко видеть, что при v = 5, ат = 0, откуда следует, что в смесях газов, для которых fм r) 1/г , явления термодиффузии не должно наблюдаться. Этим и объясняется известный вывод Дж. Максвелла о невозможности протекания термической диффузии в газах вообще им был рассмотрен случай с v = 5. [c.164]

При неизотермическом массопереносе, т. е, если условия прогрева влгiЖнoгo материала вызывают появление в нем не только градиента влажности, но и градиента температуры, влага в материале будет перемещаться не только из-за градиента влажности (явление влагопроводности, или концентрационная диффузия), но и из-за градиента температуры (явление термо-влагопроводности, или термическая диффузия). Явление термовлагопроводно-сти в капиллярнопористых телах получило название эффекта Лыкова (1935 г.) и подобно явлению термодиффузии в газах и растворах (эффект Соре).— Прим. ред. [c.36]

При конвективной сушке термодиффузионный поток, направленный против основного направления диффузии вещества, снижает скорость массопроводности. При радиационно-конвективной сушке механизм термодиффузии влаги преобладает над концентрационной диффузией. Под влиянием термического градиента, который развивается быстрее, чем Чх, влага стремится пе реместиться внутрь тела. Направления потоков влаги и тепла при этом совпадают. В то же время происходит испарение жидкости с поверхности тела, что приводит к увеличению градиента влагосоде ржания в нем. Когда направление потока влаги меняется, и она перемещается из внутренних слоев к поверхности тела. В этом случае термодиффузия препятствует диффузии вещества. [c.113]

Как правило, термодиффузионному разделению подвергают сравнительно узкокипящие (25—50-градусные) фракции, предварительно разделенные на алкан-циклоалкановую и ареновую части. При термической диффузии насыщенных углеводородов в верхней части колонки концентрируются алканы, в средних фракциях — моно- и бициклоалканы и в последних термодиффузионных фракциях (в нижней части колонки) — полицикло-алканы. Таким образом, метод термодиффузии позволяет более или менее успешно решать следующие сложные задачи [c.96]

Кроме того, необходимо учитывать, что диффузия парообразной влаги определяется не только концентрационной диффузией, но и термической диффузией. Если в газовых смесях величиной термодиффузии можно пренебречь по сравнению с величиной концентрационной диффузии, то в капиллярнопористых телах этого сделать нельзя. Молекулярная термодиффузия в капиллярнопористых телах значительно усиливается диффузией скольжения парообразной влаги (см. ниже). Поэтому, с нашей точки зрения, описание молярного и молекулярного переноса парообразной влаги в капиллярнопористых телах при помощи одной формулы (10-1-23), как это предлагает О. Кришер [Л. 24], является неправильным. [c.397]

Измерения термоэ.д.с. — простейшие опыты, которые несут полезную информацию, но, к сожалению, обременены необходимостью теоретических расчетов контактного потенциала электрод — кристалл или, что трудно выполнимо, исключением этого параметра удачным выбором условий опыта. Далеко не всегда можно подыскать обратимые (по отношению к соответствующему иону кристалла) электроды, для которых теория дает достаточно строгую температурную зависимость контактного потенциала, тем самым точную величину 0гет- Даже, в казалось бы, простейшем случае галогенидов щелочных металлов таких электродов пока что нет. В подобных случаях теория сомнительна и неоднозначна, а эксперимент плохо воспроизводим. Тем самым вполне естественно стремление перейти к прямым определениям коэффициентов Соре, однако такие эксперименты лишь начинаются и притом ограничиваются термодиффузией примесных ионов, хотя подобное ограничение и не является принципиальным. Мы остановимся на случае изучения состояния химических дефектов методом термической диффузии, проиллюстрировав имеющиеся возможности на примере нескольких работ. [c.188]

Предполагается, что в этом уравнении градиенты полного давления малы по сравнению с величино давления и что такие внешние слглы, как центробежная, также малы. Первое слагаемое в уравнении представляет собой нормальную скорость диффузии, а второе с.лагаемое — скорость термической диффузии, где Г есть коэффициент термодиффузии. Термическая диффузия обычно довольно мала по сравнению с нормальной диффузией, так что этим слагаемым можно пренебречь. Величины П и представляют собой скорости паров топлива и воздуха соответственно относительно обычнойисход- [c.360]

Уравнения (2.101) аналогичны уравнениям Стефана-Максвелла (2.95), однако сумма движущих сил в правой части включает не только движущие силы изотермической диффузии (первый член), но также силы, вызывающие вязкостное течение (конвективный перенос) (второй член) и термическую диффузию (третий член). Термодиффузия или термоосмос практически не проявляются в жидкостях [21]. Больший интерес представляет второй член. Внешняя механическая сила, представляемая разностью (V/7- /F ), приложена к раствору, как целому, и вызывает его конвективное движение, которое тормозится вязкостными силами. Присутствие этого члена в балансе движущих сил делает более очевидной связь уравнений переноса с механикой жидкостей в сравнении со случаем, когда градиент давления в уравнении переноса "спрятан" в градиенте химического (или электрохимического) потенциала. Хорошей иллюстрацией сказанного является приведенный в [21] пример более естественно считать, что жидкость движется в трубе под действием градиента давления, чем полагать, что движение происходит вследствие перепада химических потенциалов компонентов, составляющих жидкость. (Ради справедливости заметим, что "ненаглядные" в указанном выше смысле уравнения Онзагера могут быть преобразованы в совершенно наглядную форму уравнений Кедем-Качальского (2.72).) [c.96]

Если температура смеси переменна, то возникает так называемая термическая диффузия (эффект Соре). Из кинетической теории газов [Л. 195] следует, что если массы молекул двух компонентов различны, то за Счет термоднффузии более тяжелые молекулы большей частью стремятся перейти в холодные области если же массы молекул одинаковы, то в холодные области стремятся перейти более крупные молекулы. При определенных условиях направление термодиффузии может изменяться. Например, в ионизированном газе более тяжелые молекулы (или ионы) будут стремиться перейти в более теплые области. [c.330]

Из опыта известно, что в термически неоднородной системе происходит диффузия частиц компонентов, даже если в исходном состоянии поля концентраций частиц были однородными. Это явление называется термодиффузией. Оно было открыто и достаточно подробно исследовано уже в XIX в. Примерно в тот же период было обнаружено обратное ему явление, а именно, нарушение термической однородности системы в ходе диффузии и возникновение потока тепла, сопровождающего диффузию. Оно получило название диффузионного термоэффекта или эффекта Дюфура. Термодиффузия нашла практическое применение для разделения изотопов. Перспективным считается ее использование в нефтехимии и биохимии для разделения и очистки сложных смесей органических соединений, а также при получении особо чистых веществ [71]. В работе [72] показано, что термодиффузия наблюдается лишь в неидеальных системах. На этом основано применение термодиффузионных данных для оценки степени отклонения многокомпонентных систем от идеальности, в частности, для вычисления избыточных термодинамических функций газовых смесей. С эффектом Дюфура приходится считаться при тепловых расчетах [69]. [c.293]

Если катализатор применяется в виде проволоки или фольги или если он может быть нанесен на проволоку или фольгу, то его можно нагревать при помощи электрона в статической аппаратуре с газом, находящимся при комнатной температуре. В этом случае скорость диффузии доллсна быть достаточной для того, чтобы поддерживалось постоянное соотношение концентраций по всему объему прибора. При высоких давлениях в результате термической конвекции достигается хорошее перемешивание, но даже при более низких давлениях градиенты концентрации при реакции, продоллсающейся в течение нескольких минут (см. стр. 27), соответствуют разностям концентраций, не превышающим 17о. Условия, существующие в сосудах большего объема при давлениях, слишком низких для конвекции, количественно разобраны Швабом и Дрикосом [10]. В этом случае вплоть до давления 10 мм рт. ст. диффузия сглаживает разность концентраций, возникающую в результате самой реакции или вследствие термодиффузии (эффект Чепмена — Энскога). [c.28]