|
|
Процессы протекающие во внешнедиффузионной области.Стр 1 из 11Следующая ⇒ При протекании процессов во внешнедиффузионной области лимитирующей стадией является массопередача реагентов из потока к наружной поверхности раздела фаз. В этом случае наблюдаемая скорость процесса равна скорости переноса реагентов из потока к наружной поверхности или отвода продуктов от наружной поверхности в поток. Диффузия газа или жидкости в пористом теле и химич. взаимодействие в состояние осуществлять реакцию между значительно большими массами реагентов, чем это возможно в рассматриваемых условиях. В таком случае говорят о наличии внешнедиффузионного торможения, препятствующего максимальному использованию возможностей химической реакции. Увеличение разности между потенциально возможной скоростью реакции и фактически наблюдаемой скоростью процесса свидетельствует о повышении диффузионного торможения. Перенос в-ва осуществляющийся за счет молекулярной диффузии, связанной с тепловым движением молекул, и путем конвекции, характеризуемой движением масс газа или жидкости за счет механического воздействия. Конвекция и молекулярный перенос – два независимых параллельно действующих фактора. Молекулярный перенос является определяющим в тонком пограничном слое, в котором конвективный перенос практически отсутствует. В тоже время усиление конвекции, например путем перемешивания, уменьшает толщину пограничной пленки и тем самым облегчает доступ реагентов к поверхности раздела фаз. Вклад молекулярной диффузии в большинстве практических случаев невелики не превышает 10%. Скорость молекул диффузии можно оценить по формуле:
Коэффициент молекулярной диффузии зависит от природы и физических свойств компонентов смеси и от Т: Dm=а*Т, где а- постоянный коэффициент. Скорость конвективного переноса оценивается по формуле: Основным фактором интенсификации процесса, проходящего во внешней диффузионной области или кинетической области является повышение турбулизации в зоне раздела фаз. Это достигается повышением интенсивности перемешивания или увеличением линейной скорости движения жидкой или газовой фаз. Менее существенно повышение температуры, которая сказывается лишь на молекулярной составляющей диффузии. Следует учитывать, что с ростом температуры процесс еще более углубляется во внешнедиффузионную область, так как скорость химической реакции растет быстрее скорости молекул диффузии. Таким образом, несмотря на некоторое увеличение наблюдаемой скорости процесса с ростом температуры, внешнедиффузионные торможения растут и этот способ интенсификации не является функциональным. Скорость процесса растет прямо пропорционально внешней поверхности раздела фаз. При проведении гетерогенного процесса с системами Г-Т или Ж-Т внешнюю поверхность увеличивают в основном за счет измельчения твердой фазы. Однако с уменьшением размера частиц твердой фазы могут уменьшаться значения коэффициента массопередачи и в каждом конкретном случае существует оптимальный размер частиц. В системах Г-Ж поверхность раздела фаз развивают путем организации движения жидкости в виде тонких пленок, распыления жидкой фазы на мелкие капли, диспергирования газа в объеме жидкости методом барботирования, диспергирования жидкости и газа с использованием кинетической энергии газовых струй или за счет механического перемешивания реагирующих фаз. Следует отметить, что в последнем случае с увеличением Поверхности одновременно растет и коэффициент массопередачи и это прием интенсификации является наиболее рациональным. При протекании процесса внешедиффузионной области движущей силой в уравнении скорости процесса является разность концентраций реагентов в потоке (Сi,o) и на внешней поверхности (Сi,s). ∆С= Сi,o- Сi,s При этом увеличение Сi,o способствует увеличению наблюдаемой скорости процесса.   Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
, где Dm- коэффициент молекулярной диффузии; δ- толщина пограничного слоя; Sвнеш - свободная внешняя поверхность раздела фаз; ∆С- разность концентраций реагента в потоке и на поверхности.
, где β-коэффициент массопередачи, рассчитываемый по эмперическим уравнениям. При совместном вкладе молекулярной и конвективной диффузии для оценки скорости переноса в-ва к поверхности раздела фаз используют значения эффективных коэффициентов диффузии (Дэ), которые рассчитываются также по эмперическим критериальным уравнениям. Основные признаки протекания процесса во внешней До: а) слабая зависимость влияния Т на скорость процесса, обусловленные низким значением Еакт; б)наличие градиента температур между потоком и внешней поверхностью твердого в-ва при проведении реакций с тепловым эффектом. При этом для газофазных экзо- и эндотермических процессов с большим тепловым эффектом эта разность может достигать десятков градусов; в) наблюдаемый порядок реакции не превышает 1, независимо от истинного порядка реакции. Сильное влияние линейной скорости потока или интенсивности перемешивания на наблюдаемую скорость процесса при постоянстве времени константа фаз. Последний фактор используют для определения внешнедиффузионных областей протекания процесса. Для этого изменяют интенсивность перемешивания или скорость потока и измеряют скорость процесса или степень превращения исходного в-ва.