Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Перенос вещества внутри фазыСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Скорость массопередачи связана с механизмом переноса распределяемого вещества в фазах, между которыми происходит массообмен. Перенос вещества внутри фазы может происходить только путем молекулярной диффузии либо путем конвекции и молекулярной диффузии одновременно. Посредством одной молекулярной диффузии вещество перемещается, строго говоря, лишь в неподвижной среде. В движущейся среде перенос вещества осуществляется как молекулярной диффузией, так и самой средой в направлении ее движения или отдельными ее частицами в разнообразных направлениях. В турбулентном потоке перенос молекулярной диффузией преобладает только вблизи границы фазы. При турбулентном течении возникают нерегулярные пульсации скорости, под действием которых, наряду с общим движением потока, происходит перемещение частиц во всех, в том числе и в поперечном направлении. Конвективный перенос вещества, осуществляемый под действием турбулентных пульсаций, часто называют турбулентной диффузией. Молекулярная диффузия. Молекулярной диффузией называется перенос распределяемого вещества, обусловленный беспорядочным движением самих молекул. Молекулярная диффузия описывается первым законом Фика, согласно которому количество вещества dМ продиффундировавшего за время dt через элементарную поверхность dF (нормальную к направлению диффузии) пропорционально градиенту концентрации dC/dn этого вещества: (3.13)
или (3.14) Коэффициент пропорциональности D в выражении закона Фика называется коэффициентом молекулярной диффузии, или просто коэффициентом диффузии. Знак минус перед правой частью уравнения указывает на то, что молекулярная диффузия всегда протекает в направлении уменьшения концентрации распределяемого компонента. Коэффициент диффузии показывает, какое количество вещества диффундирует в единицу времени через единицу поверхности при градиенте концентрации, равном единице. Размерность коэффициента диффузии [м2/с]. Коэффициент молекулярной диффузии представляет собой физическую константу, характеризующую способность данного вещества проникать вследствие диффузии в неподвижную среду. Величина D таким образом не зависит от гидродинамических условий, в которых протекает процесс. Значения коэффициента диффузии D являются функцией свойств распределяемого вещества, свойств среды, через которую оно диффундирует, температуры и давления. Обычно величины D возрастают с увеличением температуры и понижением давления (для газов). В каждом конкретном случае значение D определяют по опытным данным или по теоретическим и полуэмпирическим уравнениям с учетом температуры и давления, при которых протекает процесс диффузии.
Примером приближенных зависимостей для расчета D (в м2/с) является следующее полуэмпирическое уравнение для диффузии газа А в газ В или в обратном направлении: , м2/с (3.15) где Т- абсолютная температура, °К; Р - общее давление, бар; VА и ма - мольные объем (см3/моль) и масса (кг/кмоль) газа A; VBи мВ— мольные объем и масса газа В.
Мольные и атомные объемы различных веществ определяются опытным путем или приводятся в справочниках. В качестве примера расчетного уравнения для коэффициента диффузии газов или капельных жидкостей в жидкостях можно привести зависимость:
(3.16)
где m — вязкость растворителя, Па×с.
Коэффициенты диффузии газа в среду другого газа имеют значения 0,1 — 1 см2/сек, а при диффузии газа в жидкость они в 104 —105 раз меньше и составляют примерно 1 см2/сутки. Таким образом, молекулярная диффузия является весьма медленным процессом, особенно в жидкостях. Турбулентная диффузия. Количество вещества dМ, переносимого в пределах фазы вследствие турбулентной диффузии, принимается, по аналогии с молекулярной диффузией, пропорциональным поверхности dF, времени dt и градиенту концентрации dC/dn и определяется по уравнению: (3.17) где eд - коэффициент турбулентной диффузии. Коэффициент турбулентной диффузии eд показывает, какое количество вещества передается посредством турбулентной диффузии в единицу времени через единицу поверхности при градиенте концентрации, равном, единице. Коэффициент eд выражается в тех же единицах, что и коэффициент молекулярной диффузии D, т. е. в м2/сек. Однако в отличие от D коэффициент турбулентной диффузии eд не является физической константой; он зависит от гидродинамических условий, определяемых в основном скоростью потока и масштабом турбулентности. Конвективный перенос. Скорость конвективного переноса вещества вместе с самой средой в направлении, совпадающем с направлением общего потока, равна: qк = C×w (3.18) где w - скорость потока жидкости, газа или пара; С - коэффициент пропорциональности. Суммарный перенос вещества в движущейся среде называют конвективным массообменом (конвективной диффузией). Распределение концентраций при конвективном массообмене определяется в самом общем виде дифференциальным уравнением массообмена в движущейся среде: , (3.19)
где wx, wy,wz –соответственно, скорости движения фаз в направлении осей х, у, z.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-20; просмотров: 1042; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.133.126.241 (0.01 с.) |