ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дисперсия и химические реакции в пористых средах из "Элементы физико-химической механики природных пористых сред" Тем не менее стоит особо подчеркнуть, что хорошее согласование кинетической модели с экспериментом было получено в условиях идеального неремешивания. Для реальных пористых сред такие условия существуют далеко пе всегда. Более того, в следующей главе будет показано, что существует определенная корреляция дисперсии п скорости химических реакций. Поэтому в каждом конкретном случае вопрос о выборе подходящей модели должен решаться отдельно и обязательно в стыковке с имеющимися экспериментальными данными но скорости растворения. [c.50] Цель этой главы - исследовать дополнительные факторы, влияющие па параметры подземного массопереноса, а именно, на гидродисперсию. Явление дисперсии примеси фильтрационным потоком аналогично турбулентной диффузии. Физическая сущность неремешивания в обоих случаях одна и та же - корреляция флуктуаций концентрации и скорости несущего потока. В случае фильтрации последние обусловлены сложной геометрией норового пространства. [c.50] Химические реакции вызывают свои локальные флуктуации поля концентраций и тем самым могут влиять на дисперсию. Подход [4, 24, 50] позволяет эффективно учесть это влияние. [c.51] В качестве модели пористой среды принимается цепочка ячеек идеального неремешивания. Основным является уравнение для вероятности пребывания частицы примеси в ячейке. Предполагается, что события в разных ячейках статистически независимы. Эффект дисперсии определяется результатом прохождения частицей достаточно большого числа ячеек. [c.51] В рамках описанного подхода ниже рассмотрены необратимая и обратимая химические реакции первого порядка. Получена зависимость коэффициента дисперсии от копстапты скорости реакции. [c.51] Здесь V - объем ячейки q - объемный ноток, проходящий через ячейку. [c.52] Здесь Мо - начальное количество частиц, введенных в первую ячейку. Физический смысл соотношепия (1.2.3) следующий в каждый момент времени примесь распределена по нормальному закону, а множитель описывает убыль общего числа частиц за счет реакции. [c.53] Соотношение (1.2.5) показывает, что протекание химической реакции в фильтрующемся растворе приводит к уменьшению коэффициента гидродиснерсии. [c.53] Заметим, что суммарная плотность / = /а+/ь распределения времени пребывания в ячейке частиц обоих сортов подчиняется уравнению для химически пассивной примеси [24, 50], поэтому в уравнении конвективной диффузии для суммарной концентрации 8 = а + Ь частиц обоих сортов коэффициент гидродиснерсии равен Во = 1/1/2. [c.54] При 2 = 0 (обратная реакция В А не идет) приходим к п. 1. [c.55] Для больших значений константы скорости реакции к = к + к2 второе слагаемое в (1.2.6) со временем стремится к нулю. Это означает, что в каждой точке устанавливается химическое равновесие, так что Ы а = К, К = к 1к2 - константа равновесия реакции АП В, и мы приходим к локальпо-равновеспому описанию процесса (а описывается при этом только первым слагаемым (1.2.6)). [c.55] выше показано, что включение в процесс переноса примеси фильтрационным потоком дополнительного фактора -химического взаимодействия - приводит к ослаблению дисперсии. Физически это означает, что флуктуации, вносимые химическими реакциями в ноле концентраций, коррелируют с флуктуациями, вносимыми случайным нолем скоростей. На это же указывает и отсутствие ослабления дисперсии для локальноравновесного процесса (см. п. 2), когда прямая и обратная реакции протекают быстро. Действительно, в этом случае химические флуктуации некоррелированы с гидродинамическими, поэтому они пе вносят вклада в дисперсию примеси в среде. [c.55] Уравнение кинетики вида (1.2.1) описывает достаточно широкий класс процессов - радиоактивный раснад, биодеструкция, необратимая адсорбция [4, 7]. Последний из приведенных примеров показывает, что развиваемый метод можно распространить и на гетерогенные реакции. Особенно легко это сделать в случае, если их кинетика подчиняется линейному закону. К таким реакциям относится, например, простое физическое растворение с законом = k s - С), где s - растворимость вещества. Данный случай сводится к и. 1 заменой неременных s- = (р. [c.56] Вернуться к основной статье