Диффузия между фазами

Неустановившаяся диффузия между фазами. Рассмотреть перенос вещества А между совершенно не смешивающимися растворителем I и растворителем П. Принять в дальнейшем, что концентрация А достаточно мала и поэтому [c.553]

Гидродинамика реактора определяется наличием двух фаз жидкой, в которой происходит синтез хлорпроизводных, и газовой, которую образуют избыточный хлор и хлористый водород. Объем газовой фазы в процессе синтеза не меняется, поскольку в результате реакции происходит эквимолярный обмен между фазами. Увеличение концентрации хлористого водорода не влияет на скорость диффузии хлора в жидкую фазу вследствие практической нерастворимости хлористого водорода в парафине. [c.390]

В двойных и многокомпонентных системах процесс диффузии может привести к образованию новых фаз. В этом случае диффузия между фазами имеет другой характер по сравнению с диффузией в одной фазе. В соответствии с этим диффузию в одной фазе называют внутренней диффузией, а процесс диффузии из одной фазы в другую — внешней. [c.202]

Емельянов И. Д. и др. Определение коэффициента диффузии и массообмена между фазами в псевдоожиженном слое методом трассирующего газа.— Химическая промышленность , 1967, Хг 6. [c.167]

Степень превращения зависит главным образом от интенсивности обмена газом между пузырями и непрерывной фазой, интенсивность которого определяется диффузией и сквозным потоком между фазами. Теория позволяет учесть оба эти механизма пере- [c.172]

Как следует из гл. 1, для реакций с наличием двух и более фаз в потоке, т. е. гетерогенных, необходимо изучать кинетику в условиях сильного перемешивания, исключающего влияние на процесс диффузии компонентов реакции между фазами. Это относится и к системам жидкость — жидкость, и к системам жидкость — газ. Однако в аппаратурном отношении здесь имеются некоторые различия, также как и для гетерогенно-каталитических реакций с обоими типами потоков. [c.67]

Далее будут приведены математические формулы для расчета массопередачи между фазами вследствие разности концентраций. Часть этих формул не зависит от интерпретации механизма диффузии, а также и от возможного появления спонтанной турбулентности. Разница, возникающая от принятия той или иной теории, приводит в основном к иной структуре коэффициентов массообмена. Появление химических реакций также меняет структуру кинетических коэффициентов. [c.62]

Здесь X — координата вдоль реактора 81 и Бз — доли сечения реактора, занимаемые газом и катализатором — линейные скорости потока в жидкости и газе О — эффективный коэффициент продольной диффузии в жидкой фазе Р1 — коэффициент массопередачи между фазами а — поверхность раздела фаз в единице объема реактора г[з — обратное значение коэффициента Генри — удельная внешняя поверхность катализатора в пересчете на единицу длины реактора и единицу сечения /) — эффективный коэффициент диффузии в капиллярах катализатора 5 — координата по радиусу зерна Р ц — внутренняя поверхность зерна катализатора р — скорость реакции по компоненту А в пересчете на единицу внутренней поверхности катализатора ус — стехиометрические коэффи- [c.302]

Из рассмотрения системы (VII.109) видно, что помимо кинетики реакций в активной фазе, на ход и результаты процесса в двухфазном потоке влияет диффузия реагентов между фазами и внутри активной фазы. Как и в процессах с однофазным потоком и твердым катализатором для процессов в двухфазном потоке возможны следующие предельные области. [c.308]

В гетерогенной системе может происходить перенос вещества диффузией между разными фазами кроме того, между молекулами в данной фазе может проходить химическая реакция. Если химический процесс является равновесным, то между веществами (концентрациями веществ) в равновесной смеси устанавливается строго определенное распределение. В гомогенной или гетерогенной системах связь между равновесными концентрациями веществ устанавливается с помощью закона действующих масс. [c.156]

Доставка вещества к границе между фазами может осуществляться за счет конвекции или диффузии. Конвекцией называется перемещение среды в целом (она может быть ламинарной и турбулентной), а диффузией — перемещение молекул вещества в неподвижной среде под влиянием градиента концентрации. [c.24]

Схема переноса вещества между фазами представлена на рис. ХП-1. Пусть в фазе О концентрация у рассматриваемого компонента больше равновесной, т. е. компонент переходит из фазы О в фазу 1. Скорость переноса вещества равна М. Интересующий нас компонент должен быть перенесен к границе раздела фаз, чтобы был осуществлен процесс массообмена между фазами. Перенос вещества к границе раздела фаз осуществляется двояко конвективной диффузией, т. е. в результате движения частиц данной фазы, и молекулярной диффузией, т. е. в результате движения молекул через слой данной фазы. [c.220]

Прямой метод определения параметров моделей многофазных потоков, в случае многофазных систем или систем с ярко выраженной структурной неоднородностью, когда распределение объема между фазами или неоднородностями неизвестно, анализ структуры потоков индикаторными методами в известной мере затруднен. Трудности анализа функций отклика системы на типовые возмущения по составу потока обусловлены сопутствующими помехами, вызванными такими явлениями, как молекулярная диффузия в поры и капилляры твердых частиц, в пленки и карманы в пространстве между этими частицами, конвективная диффузия в застойных зонах системы, адсорбция и десорбция индикатора на поверхности частиц и стенок, ограничивающих поток и т. д. [c.29]

Механизм гетерогенных процессов сложнее гомогенных, так как взаимодействию реагентов, находящихся в разных фазах,, предшествует их доставка к поверхности раздела фаз и массообмен между фазами. Гетерогенный процесс представляет собой совокупность взаимосвязанных физико-химических явлений и химических реакций. Для количественной характеристики сложного технологического процесса в ряде случаев допустимо расчленение era на отдельные стадии и анализ каждой из них. Такой анализ позволяет, например, установить, в какой области— диффузионной или кинетической — идет процесс, и при расчете пренебречь той стадией, которая оказывает малое влияние, если только скорости диффузии и химических реакций не соизмеримы. [c.153]

Сначала рассмотрим более общий случай исключения влияния межфазного массопереноса. Характер температурной зависимости (энергия активации) не может служить в жидкофазных реакциях надежным критерием оценки по ряду причин. Вследствие возможного клеточного диффузионно-контролируемого механизма или ионного характера реакции истинная энергия активации реакции может быть малой. Далее, как указывалось в предыдущем разделе, наблюдаемая температурная зависимость может быть следствием изменения коэффициентов распределения реагентов между фазами. Вблизи критической области такое влияние может быть особенно сильным и сказывается такнлб на соотношении объемов фаз. Наконец, в жидкостях, в отличие от газов, сам коэффициент диффузии зависит от температуры экспоненциально, причем эффективная энергия активации диффузии в вязких жидкостях составляет заметную величину. Поэтому обычно о переходе в кинетическую область судят ио прекращению зависимости скорости реакции от интенсивности перемешивания или барботажа. Здесь, однако, есть опасность, что при больших скоростях перемешивания может наступить автомодельная область, а ири очень интенсивном барботаже измениться гидродинамический режим. В результате объемный коэффициент массопередачи может стать инвариантным к эффекту перемешивания и ввести, таким образом, в заблуждение исследователя. В трехфазных каталитических реакторах этот прием более надежен ири условии неизменности соотношения фаз в потоке. [c.74]

К наиболее существенным источникам неравномерности распределения элементов потока по времени пребывания в промышленных аппаратах можно отнести неравномерность профиля скоростей системы турбулизация потоков молекулярная диффузия наличие застойных областей в потоке каналообразование, байпасные и перекрестные токи в системе температурные градиенты движущихся сред тепло- и массообмен между фазами и т. п. Перечисленные причины, существующие в технологических аппаратах и действующие в различных комбинациях, обусловливают специфический характер неравномерности в каждом конкретном случае. Для оценки неравномерности потоков вводится ряд функций распределения, каждая из которых является результатом установления однозначного соответствия между произвольной частицей потока и некоторым характерным для нее промежутком времени. [c.204]

Параметры этой модели Д и обычно определяются путем анализа функции отклика системы на возмущение по составу потока, для чего используются различного типа индикаторы. Однако для систем с ярко выраженной структурной неоднородностью или многофазных систем, где распределение долей объема между фазами заранее неизвестно, анализ структуры потоков на основе индикаторных методов иногда затруднителен. Трудности анализа функций отклика на возмущения по составу потока обусловлены тем, что существенный вклад в неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания в аппарате могут вносить такие явления, как молекулярная диффузия в поры и капилляры твердых частиц системы, в пленки и карманы в пространстве между этими частицами, конвективная и вихревая диффузия в застойных зонах системы, адсорбция [c.345]

На рис. 25 линия у,Х1 характеризует составы жидкой и твердой фаз, которые находятся в равновесии при температуре 7 ]. В данном примере концентрация компонента В в твердой фазе ниже, чем в жидкой. Если расплав хорошо перемешивается и скорость диффузии в твердой фазе достаточна для выравнивания состава кристаллов, а охлаждение расплава проводится так медленно, что равновесие между фазами поддерживается на протяжении всего процесса охлаждения, например от температуры Т"] до температуры Гг. то у2 и Х2 будут обозначать равновесные концентрации компонента В в жидкой и твердой фазах при указанной температуре. По достижении температуры Та весь расплав закристаллизуется и, следовательно, средний со- [c.105]

Скорость переноса вещества зависит от многих факторов, важнейшие из них термодинамика процесса, коэффициент диффузии газовой фазы, форма сосуда, расстояние между горячей и холодной зонами, давление в реакторе. Необходимо также учитывать химические свойства примесей в очищаемом веществе — они не должны реагировать с газом-носителем. [c.67]

Для установления равновесия между фазами необходимо, чтобы разделяемые компоненты достигали путем диффузии поверхности раздела фаз и, в случае пористых сорбентов, проникали внутрь его частиц. Так как скорость диффузии много выше в газовой фазе, чем в жидкой, то при прочих равных условиях равновесие при газовой хроматографии устанавливается быстрее, чем при жидкостной. Ускорить последнюю можно, существенно уменьшая размеры частиц сорбента. Однако трубка, набитая очень мелкими [c.342]

Теория теоретических тарелок. В этом случае стационарную фазу делят на отдельные отрезки — ступени разделения. Отрезок определяется таким образом, что в нем устанавливается состояние полного равновесия между фазами. По аналогии с процессом дистилляции для таких ступеней введено название теоретических тарелок (ТТ). В современной литературе применяют термин ступени разделения, который связан с фракционным распределением. При условии, что установление равновесия происходит мгновенно, функция сорбции линейна, температура в области стационарной фазы и скорость подвижной фазы постоянны и явлением диффузии можно пренебречь, выводят математические соотношения между временем удерживания, коэффициентом сорбции, числом ступеней разделения, длиной слоя сорбента для разделения и т. д. Из данных хроматографического анализа поэтому можно рассчитать число теоретических тарелок для данного процесса разделения или коэффициент сорбции [11]. [c.347]

Величина А представляет диффузионное рассеяние на стационарной фазе или ее носителе. Величина В является фактором, учитывающим процесс диффузии в направлении длины разделительного слоя сорбента. Третий член уравнения учитывает конечную скорость установления равновесия между фазами. Число ступеней разделения колонки является, таким образом, функцией скорости подвижной фазы, минимум находится при и == = У ВС и Л = А + 2Y ВС. Так как обычно стремятся получить небольшую высоту ступеней разделения, все эти три величины должны быть как можно меньше, что достигается [c.347]

В отношении скорости потока следует пойти на компромисс, так как увеличение скорости хотя и уменьшает влияние диффузии (происходящей по длине разделительного слоя сорбента), но затрудняет установление равновесия между фазами. Уменьшение размеров частиц сорбента, обусловленное членом А, должно также иметь границы, так как в противном случае слишком большим станет сопротивление потоку в колонне, т. е. скорость движения потока недопустимо уменьшится. Величина члена С зависит от значения коэффициента распределения. Его определяют как отношение количества вещества в стационарной фазе к количеству вещества, находящегося а подвижной фазе. Он связан с соотношением стационарной и подвижной фазы на участке разделения. Более подробное рассмотрение вопросов теории хроматографии можно найти в специальной литературе [19, 28]. [c.348]

Свойства суспензии, так же как и свойства лиофобных золей, в основном определяются дисперсностью, наличием поверхности раздела между фазами и формой частиц. Вследствие низкой степени дисперсности суспензии являются системами кинетически неустойчивыми дисперсная фаза в суспензиях выпадает нацело в осадок за сравнительно короткое время. Благодаря низкой степени дисперсности в суспензиях очень слабо проявляется броуновское" движение, а такие свойства, как осмотическое давление и диффузия, совершенно не обнаруживаются. [c.344]

Разделение обычно происходит в колонках, наполненных твердым пористым сорбентом, на который нанесена жидкая стационарная фаза. Проба паров анализируемых компонентов вводится в поток газа-носителя, который нерастворим в стационарной фазе. Во время прохождения анализируемых веществ вдоль неподвижной жидкой фазы между газовой и жидкой фазами многократно устанавливается равновесие, связанное с повторением процесса растворения и испарения. Вещества, лучше растворимые в стационарной фазе, удерживаются ею дольше. Таким образом, процесс разделения обусловлен различием в силах межмолекулярного взаимодействия анализируемых веществ с жидкой фазой. Из различных типов межмолекулярных сил наибольшее значение имеют дисперсионные ориентационные и донорно-акцепторные. Теория газо-хроматографического разделения тесно связана с теорией растворов и в настоящее время еще окончательно не разработана. Динамика поведения вещества, проходящего через колонку, обычно описывается на основе теории тарелок (по аналогии с процессом ректификации) и теории эффективной диффузии. Суть теории тарелок заключается в том, что хроматографическая колонка рассматривается как совокупность ряда последовательных небольших идеальных ступенек-тарелок, содержащих газовую и жидкую фазы. Предполагается, что в начальный момент вещество находится на первой тарелке, причем некоторая его доля q будет в газовой фазе, а доля р — в жидкой. Соотношение между q я р зависит от количества взятого вещества и константы равновесия. Входящий в колонку газ будет вытеснять находящуюся в газовой фазе долю вещества оставляя на предыдущей тарелке долю вещества р. Каждая доля вновь будет распределяться между фазами, но уже в двух [c.288]

Примем, что процесс диффузии стационарен и концентрация серы на пути диффузии в пограничных слоях линейно изменяется в зависимости от расстояния от поверхности раздела. Найдем потоки серы в единицу времени Пм из объема металла к поверхности раздела и от этой поверхности в объем шлака Пш при величине поверхности раздела между фазами 5 [c.488]

ОВ приобретает применение поверхностно-активных веществ. Действие этих веществ заключается в сильном уменьшении поверхностного натяжения на границе раздела водной и органической фаз, и приводит к переводу ОВ в эмульсию. Следствием этого является значительное увеличение поверхности раздела фаз, на которой протекает дегазация, и облегчение взаимной диффузии между фазами. Кроме того, поверхностно-активные вещества способны в большей или меньшей степенй препятствовать оседанию капель ОВ, удаленных с дегазируемой поверхности. [c.297]

Однако в капилляре скорость газа изменяется от оси капилляра к поверхности его стенок. Для упрощенного учета этого фактора можно принять, что во вр)утренней части капилляра газ протекает с некоторой определенной скоростью, а часть газа, примыкающая к стенкам капилляра, остается неподвижной. При этом возникает диффузия между движущейся газовой фазой и неподвижным слоем газа у стенки (так называемая динамическая диффузия). Это приводит к тому, что молекулы в движущемся газе опережают молекулы, задерживающиеся в неподвижной пленке газа у стенок, что вызывает дополнительное размывание хроматографической полосы. Это размывание уменьшается с увеличением коэффициента молекулярной диффузии, при котором облегчается обмен молекулами между движущейся частью газа и неподвижной его частью у стенок. Существенно, что размывание, обусловленное такой динамической диффузией, зависит от скорости газа. С увеличением скорости газа размываннс нозрастает, так как чем больше скорость потока, тем больше отставание от него молекул, попавших в неподвижный слой газа у стенок капилляра. Рассмотрим приближенно зависимость соответствующего коэффициента динамической диффузии )д от скорости потока газа. [c.587]

Ulanowi zR. Е., Frazier G. С., hem. Eng. S i., 23, 1335 (1968). Перенос вещества между фазами при многокомпонентной диффузии, сопровождаемой несколькими обратимыми реакциями, в условиях неравновесности последних вблизи межфазной поверхности. [c.290]

Для мелких твердых частиц (150 мкм и ниже) степень превращения в системе пузырь — облако будет мала , так как в обычном диапазоне экспериментальных условий границы облака и пузыря почти совпадают. В этом случае твердые частицы и газ в облаке можно принимать полностью перемешанными. Основными факторами, способствующими превращению реагента в пузыре, будут, видимо, конвективная диффузия между пузырем и непрерывной фазой, а также осыпание облака либо крмбипация этих факторов. [c.371]

Для систем жидкость—жидкость в последнее время установлено, что массопередача может происходить нетолько путем диффузии, но также и путем спонтанно проходящих перемещений, называемых спонтанной межфазной турбулентностью или спонтанной поверхностной активностью. В случае появления спонтанной турбулентности массопередача между фазами проходит значительно интенсивнее, чем это следует из законов молекулярной диффузии, но в отличие от конвективной диффузии межфазная турбулентность возникает спонтанно без малейшего перемешивания жидкости извне. [c.56]

Рассмотрим процесс соприкосновения газа, содержащего вещество Л, и жидкости, содержащей вещество В. Общее выражение скорости процесса должно отражать два этаиа взаимодействия веществ обмен массой между фазами и собственно химическую реакцию. Относительные скорости этих двух стадий могут изменяться в широком диапазоне. В одном предельном случае происходит настолько быстрая реакция, что скорость диффузии веществ целиком лимитирует общую скорость процесса. В другом случае реакция протекает настолько медленно, что вещества в течение всего процесса равномерно распределены в обеих фазах и его общая скорость целиком определяется скоростью химической реакции. Практически встречающиеся в системах газ—жидкость процессы занимают про-370 [c.370]

Интенсивность тепло- и массообмена между фазами определяется, как правило, скоростью молекулярпегй и турбулентной (конвективной) диффузии. Лишь хемосорбционные процессы, включающие весьма медленную реакцию, могут протекать в кинетической области. [c.9]

Массо- и теплообмен в колоннах с насадкой характеризуются не только явлениями молекулярной диффузии, определяющимися физическими свойствами фаз, но и гидродинамическими условиями работы колонны, которые определяют турбулентность потоков. В зависимости от скорости потока в колонне возможны три гидродинамических режима ламинарный, промежуточный и турбулентный,— при которых поток пара является сплошным, непрерывным и заполняет свободный объем насадки, не занятый жид1костью, в то время как жидкость стекает лишь по поверхности насадки. Дальнейшее развитие турбулентного движения может привести к преодолению сил поверхностного натяжения и нарушению граничной поверхности между потоками жидкости и пара. При этом газовые вихри проникают в поток жидкости, происходит эмульгирование жидкости паром, и массообмен между фазами резко возрастает. В случае эмульгирования жидкость распределяется не по насадке, а заполняет весь ее свободный объем, не занятый паром жидкость образует сплошную фазу, а газ — дисперсную фазу, распределенную в жидкости, т. е. происходит инверсия фаз. [c.302]

Понятие о термодинамическом равновесии не исключает, а наоборот, предполагает наличие хаотического молекулярного теплового движения. Поэтому, когда говорят, что в гетерогенной системе между фазами установилось равновесие, прекратилась диффузия, то имеют в виду лишь видимьпГ результат диффузии. Фактически переход молекул из одной из соприкасающихся фаз в другую и обратно не прекращается, ио число молекул любого вещества, перешедших из одной фазы в другую, делается равным числу ыоЛекул этого же вен ества, перешедших в обратном направлении. Таким образом, равновесие между фазами является подвиЛс-ным, динамическим. [c.72]

Предполагается наличие четких границ раздела между фазами, следовательно, не учитьшаются диффузия и наличие макрочастиц оцной фазы в другой (пузырьки газа в жидкости, капли жидкости в газе). [c.26]

Причина диффузии в истинных растворах, как выше указано, заключается в тепловом движении молекул. Аналогично в коллоидных системах причиной диффузии дисперсной фазы является броуновское движение частиц. Если существует связь между броуновским движением и диффузией, то должна существовать связь между средним квадратичным значением проекции смещения частицы А и коэффициентом диффузии D. [c.63]

Диффузионная теория. Как уже было сказано, причины размывания хроматографической полосы связаны с процессами диффузии в движущемся потоке и в порах адсорбента, а также со сложными процессами массообмена между фазами. В диффузионной теории для упрощения этой сложной картины описывают все процессы как единый процесс диффузии, приписывая и процессу массообмена эквивалентный по результатам процесс диффузии, вводя эффективный коэффициент диффузии Дэфф. [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология