Диффузионное перемешивание

Длина свободного пробега молекулы. Почему же при столь больших скоростях движения процессы свободного диффузионного перемешивания газов (перенос массы) в действительности проходят очень медленно Это объясняется тем, что свободному тепловому движению молекул и атомов препятствуют столкновения между ними, что приводит к многократным изменениям направления движения молекул в газе. Чем плотнее газ, т. е. чем больше его давление, чем больше содержится в единице объема молекул газа и больше упругих столкновений в единицу времени будет испытывать каждая молекула. И наоборот, чем разреженнее газ, тем меньше происходит соударений между его молекулами в единицу времени. При данных установившихся условиях (плотности газа или его давлении и температуре) процесс движения и столкновений молекул газа характеризуется средней длиной свободного пробега молекулы X, т. е. расстоянием, которое проходит молекула между двумя последовательными соударениями. [c.260]

Источник необратимости в процессах б , по существу, не отличается от источника необратимости в случае а , поскольку диссипация кинетической энергии направленного движения путем образования и затухания вихрей при прохождении жидкости через отверстие есть результат трения в жидкости, что свидетельствует о ее вязкости. В гипотетическом случае невязкой жидкости вытекающая из отверстия струя жидкости существовала бы в трубе на неограниченно большом расстоянии от отверстия как своеобразная сердцевина быстро перемещающейся жидкости. В процессах диффузионного перемешивания вязкость также играет существенную роль. [c.127]

Диффузионное перемешивание 127 Доступность энергии 129, 236, 249,397 Дюгема уравнение 379 [c.477]

Рассмотрим смесь двух газов молей газа 1 и Пг молей газа 2. Каждый газ имеет объем V, температуру Т и давление р. Предположим, что диффузионное перемешивание этих газов представляет собой обратимый процесс. В таком случае можно разделить эту смесь на газ 1 объемом Vi = VnJ rii + при температуре Т и давлении р и газ 2 объемом = Vn lin + п- при температуре Т и давлении р без каких-либо иных изменений системы (процесс I II на фиг. 42). Далее увеличим изотермически объем каждого газа до V. При этом процессе (II —v III) теплота, поглощаемая из резервуара, преобразуется в работу. После этого, сделав в каждом контейнере одну стенку полупроницаемой (см. пример 5), можно вложить один контейнер в другой и, обратимым образом (без обмена теплом и совершения работы) смешав оба газа, вернуться в исходное состояние (III IV V = I). При этом в суммарном процессе на этапе II III происходит поглощение теплоты, которая целиком преобразуется в работу [c.126]

Следовательно, так как при pH =4ч-10 коррозия ограничена скоростью диффузии кислорода через слой оксида, небольшие изменения состава стали, термическая и механическая обработка ее не повлекут за собой изменений коррозионных свойств металла, пока диффузионно-барьерный слой остается неизменным. Скорость реакции определяют концентрация кислорода, температура или скорость перемешивания воды. Это важно, так как pH почти всех природных вод находится в пределах 4—10. Значит, любое железо, погруженное в пресную или морскую воду, будь то низко-или высокоуглеродистая сталь, низколегированная сталь, содержащая, например, 1—2 % Ni, Мп, Мо и т. д., ковкое железо, чугун, холоднокатаная малоуглеродистая сталь, будет иметь практически одинаковую скорость коррозии. Этот вывод подтверждается большим количеством лабораторных и промышленных данных для разнообразных типов железа и стали 111]. Некоторые из них приведены в табл. 6.1. Эти данные опровергают распространенное мнение, что ковкое железо, например, является более коррозионностойким, чем сталь. [c.107]

При отсутствии внешних воздействий интенсивность диффузионных процессов и конвективного перемешивания чаще всего бывает недостаточной для полного выравнивания концентрации в жидкости, в результате чего протяженность участка [c.456]

В качестве примера выберем реактор идеального вытеснения, а также реактор с продольным перемешиванием диффузионного типа. Вывод уравнений динамических моделей названных реакторов аналогичен выводу уравнений (1.2.19), (1.2.28) процесса абсорбции. [c.37]

Динамическая модель реактора с продольным перемешиванием диффузионного типа имеет вид Ф д (рш). — [c.37]

Таким образом, динамика процесса абсорбции в насадочном аппарате в режиме идеального вытеснения без труда может быть описана с помощью формул, аналогичных уже полученным для противоточного теплообменника. Значительно сложнее исследовать динамику насадочного абсорбера в том случае, когда нельзя пренебречь продольным перемешиванием. При использовании одно-параметрической диффузионной модели абсорбер описывается уравнениями (1.2.30), (1.2.31) с граничными условиями (1.2.37) (считаем, что расходы по жидкости и газу постоянны). Как и раньше, будем полагать, что функция 0 (0 ) имеет линейный вид 0д = Г01. При этом функциональный оператор А, задаваемый с помощью уравнений (1.2.30), (1.2.31), граничных условий (1.2.37) и нулевых начальных условий будет линейным. Но поскольку уравнения математической модели являются уравнениями в частных производных второго порядка, исследовать этот линейный оператор очень трудно. С помощью применения преобразования Лапласа по t к уравнениям и граничным условиям можно получить выражение для передаточных функций. Однако они будут иметь столь сложный вид по переменной р, что окажутся практически бесполезными для описания динамических свойств объекта. Рассмотрим математическую модель насадочного абсорбера с учетом продольного перемешивания при некоторых упрощающих предположениях. Предположим, что целевой компонент хорошо растворяется в жидкости, и поэтому интенсивность процесса массообмена между жидкостью и газом пропорциональная концентрации целевого компонента в газе. В этих условиях можно считать 0 (в ) 0. Физически такая ситуация реализуется, например, при хемосорбции, когда равновесная концентрация поглощаемого компонента в газовой фазе равна нулю. При eQ( i,) = 0 уравнение (1.2.30) становится независим мым от уравнения (1.2.31), поскольку в (1.2.30) входит только функция 0g(->i , t)- При этом для получения решения o(Jf, t), системы достаточно решить одно уравнение (1.2.30) функцию L x,t), после того как найдена функция можно найти [c.206]

Из простых физических соображений следует, что в начальный момент времени (при t = 0) выходная концентрация целевого компонента в газе равна нулю. Во все последующие моменты времени t > О выходная концентрация отлична от нуля. Этим переходный процесс в абсорбере, описываемом диффузионной моделью, отличается от переходного процесса в абсорбере, описываемом моделью идеального вытеснения. Из выражения (5.1.11) для весовой функции 11(1 ) и аналогичного выражения для переходной функции [см. выражение (4.3.71) для переходной функции h t) противоточного теплообменника] следует, что на выходе абсорбера, описываемого моделью идеального вытеснения, переходный процесс начинается с запаздыванием на величину to, т. е. при использовании модели идеального вытеснения hi (t) = 0 при О / Сто- В противоположность этому в абсорбере, описываемом диффузионной моделью, переходной процесс на выходе аппарата начинается без запаздывания. За счет продольного перемешивания целевой компонент, внесенный газом в момент t=0, мгновенно распределяется по всему объему абсорбера, и поэтому во все моменты времени при t > О его концентрация на выходе отлична от нуля. Необходимо учитывать что в реальных абсорберах даже при наличии интенсивного продольного перемешивания переходной процесс на выходе начинается с некоторым запаздыванием. Это связано с тем, что однопараметрическая диффузионная модель не учитывает ряда физических факторов, влияющих на процесс, протекающий в абсорбере. Поэтому проведенные рассуждения являются строгими только для соответствующего [c.216]

Обратное перемешивание 284 Однопараметрическая диффузионная модель 206, 216 Оператор(ы) 39 сл. адсорбера 237 [c.300]

В электролитах, в которы.ч коррозия протекает с кислородной деполяризацией, например в морской воде, предельный диффузионный ток увеличивается при перемешивании, вследствие чего увеличивается и сила тока контактной пары. Такое явление наблюдается для пар Fe — Си, Fe — нержавеющая сталь и др. Ниже приведены данные, показывающие влияние скорости движения морской воды на скорость контактной коррозии (в числителе скорость движения воды 0,15 м/с, в знаменателе - 2,4 м/с). [c.201]

При достаточно высоких скоростях восстановления окислителя скорость процесса начинает определяться доставкой окислителя к поверхности металла — все частицы окислителя у поверхности металла восстанавливаются и концентрация его в приповерхностном слое становится равной нулю. Процесс восстановления в этом случае лимитируется скоростью диффузии (участок б). При диффузионных ограничениях скорость процесса возрастает с увеличением концентрации окислителя и степени перемешивания раствора и не зависит от потенциала металла. [c.28]

Поступление кислорода воздуха к поверхности металла может осуществляться двумя способами — диффузионным и конвекционным. Конвекционный перенос кислорода связан с перемешиванием тонких слоев электролитов в результате испарения их с поверхности металла [12—15]. [c.6]

Исследования показали, что механизм проникновения и распределения легирующих компонентов представляет собой сложный процесс, включающий как механическое перемешивание составных элементов под действием гидродинамических сил и температурных градиентов, так и диффузионное распространение с образованием твердого раствора. При таких кратковременных процессах, как импульсное воздействие лазерного излучения, в соответствии с классическими представлениями, диффузия не может играть существенной роли в механизме легирования. Однако в этом случае можно предположить действие специфического механизма диффузии при неравновесных условиях, когда металлы в области легирования находятся в состоянии перегретой жидкости. В этих условиях основная масса легирующего металла может распространяться в зоне воздействия лазерного излучения отдельными потоками под действием механических сил, а в результате диффузии часть вводимого элемента как бы рассасывается по всему объему зоны. Правомерность существования такого механизма подтверждается тем, что коэффициенты диффузии для жидких металлов на несколько порядков выше коэффициентов диффузии в твердой фазе. [c.29]

Коррозионные процессы, протекающие с кислородной деполяризацией, обычно наблюдаются в нейтральных средах или при небольшом смещении pH в кислую или щелочную область. Вследствие малой растворимости кислорода в электролитах и незначительной скорости его диффузии характерной особенностью этого вида коррозии является то, что скорость коррозионного процесса зависит в основном от концентрационной поляризации. В отличие от коррозионных процессов, протекающих с водородной деполяризацией, на скорость коррозии с кислородной деполяризацией значительное влияние оказывают перемешивание, повышение температуры и другие факторы, способствующие ускоренной диффузии. Наличие в металлах примесей, понижающих перенапряжение ионизации кислорода, не оказывает существенного влияния на скорость коррозионного процесса. При интенсивном перемешивании или слишком тонких слоях электролита, контактирующего с воздухом, диффузионная кинетика не имеет решающего влияния. В этом случае на скорость коррозии оказывает влияние перенапряжение ионизации кислорода и все связанные с ним вторичные явления. [c.23]

Влияние кислорода. Скорость коррозии металлов в нейтральных растворах существенно зависит от концентрации растворенного в коррозионной среде кислорода, который обеспечивает протекание катодной реакции. В большинстве случаев кислород поступает из атмосферы, и скорость коррозии в соответствии с механизмом диффузионной кинетики электрохимического процесса прямо пропорциональна его концентрации. Линейная зависимость наблюдается до тех пор, пока не будет достигнута достаточно высокая концентрация кислорода, после чего поверхность металла начинает пассивироваться. Содержание кислорода в коррозионной среде зависит как от состава и концентрации солей, так и от температуры, условий перемешивания и других факторов, определяющих его растворимость в данной среде. [c.25]

Почва и грунт содержат различные химические реагенты, влагу н обладают ионной электропроводностью. Это делает их коррозионноактивными средами по отношению к металлическим конструкциям. В подавляющем большинстве случаев подземная коррозия происходит по электрохимическому механизму с катодным процессом восстановления кислорода при диффузионном контроле. Перенос кислорода к поверхности металла осуществляется течением газообразной или жидкой фаз, конвективным перемешиванием этих фаз или диффузией кислорода в газообразной или жидкой фазе. [c.26]

Плавление кристалла сопровождается сужением спектральных линий ЯМР за счёт теплового движения, усредняющего магн. взаимодействия ядер, и их диффузионного перемешивания. Сужение спектральных линий заметно проявляется, когда частота перескоков парамагн. атома 10 ГU. Метод ЯМР применяется для исследования диффузионной подвижности атомов в супсрионных проводниках или твёрдых электролитах [5]. [c.677]

В последующем рассмотрение эффекта конвективно-диффузионного перемешивания привело к уточнению первоначальных оценок процесса переноса в потоке однородной жидкости, проводившихся в рамках теории молекулярной диффузии (А, Н. Патрашев и Н. X. Арутюнян, 1941 [c.644]

Использование уравнения диффузионного типа для анализа перемешивания взаимнорастворимых, но динамически неоднородных жидкостей допустимо при выполнении. условий локального термодинамического равновесия. Попытки такого рода предпринимались как для целей предварительных расчетных оценок эффективности вытеснения ) нефти растворителем (В. Н. Николаевский и М. Д. Розенберг, 1959, и др.), так и при интерпретации опытных данных по взаимнорастворимому вытеснению (П. И. Забродин, Н. Л- Раковский и М. Д. Розенберг, 1961 М. И. Миркин, 1965). Если локальное термодинамическое равновесие не успевает установиться, то диффузионное перемешивание следует рассматривать в каждой из сосуществующих фаз в отдельности. [c.647]

Следствием молекулярного диффузионного переноса тепла является так называемый диффузионный термоэффект (эффект Д ю-фо), представляющий собой возникновение разности температур в результате диффузионного перемешивания двух газов, находившихся первоначально при одной температуре. Диффузионный термоэффект — явление, обратное термодиффузии. При стационарном диффузионном смешении газов (на1пример, водорода и азота) возникает разность [c.321]

Цугун представляет собой железо-углеродпстьп" сплав, который может свариваться при определенном металлургическом процессе расплавления. При сварке плавлением образуется три зоны, различные по структуре (рис. 69) зона шва / (I участок кристаллизации присадочного расплавленного металла без диффузионного перемешивания, — уча- [c.107]

В последние годы в России и за рубежом ведутся работы по нанесению на лопатки диффузионных барьеров, препятствующих диффузии элементов основного металла в покрытие. Используются различные технологии нанесения. В качестве материала таких прослоек вначале использовали Т1Н [227] с кубической решеткой и а 9,35 10 1/градус. Однако из-за плохого сцепления с основным металлом и термодинамической нестабильности системы Т1-А1-0-1Ч, образующейся при окислении барьерного слоя, в работе [228] исследования по созданию таких слоев между основным металлом и покрытием Ме-Сг-А1- продолжались в направлении изучения свойств и структуры системы сплав - Сг-А1-0-Н - покоытие. Показано, что после 100-часовых выдержек пои 1100 0 диффузионного перемешивания сплава 99 и покрытия 81соа1 2412 не наблюдалось. [c.354]

Две такие полупроницаемые перегородки используем в качестве поршней, расположенных первоначально на границе раздела между двумя газами (рис. 47). Пусть левый поршень 1 проницаем для газа /, а правый 2 — только для газа 2. В пространство между поверхностями обоих поршней газ может поступать с обеих сторон, образуя смесь. Газ / не оказывает какого-либо давления на поршень 1, поскольку этот газ беспрепятственно проходит сквозь поршень и имеет по обе стс>роны от него одинаковые давления. Газ 2, напротив, свободно проходя сквозь поршень 2, удерживается поршнем 1, давит на него со своим полным начальным давлением и сдвигает его влево. При этом давление газа 2 по мере того, как он расширяется от объема Уг до V, постепенно уменьшается, причем газ совершает работу 2. Чтобы расширение протекало изотермично (так же, как при диффузионном перемешивании), из окружающей среды должно подводиться тепло С 2- Тогда по формулам изотермического расширения [c.95]

При постоянном режиме перемешивания, диффузии определенных частиц и постоянной температуре толщина диффузионного слоя б onst при этом изменение концентрации в диффузионном слое, как указывалось выше, почти линейно, что делает приемлемым уравнение (404). [c.211]

Таким образом, перемешивание электролита в одном из пространств ячейки, облегчая диффузионные процессы (в результате уменьшения толщины диффузионного слоя), одновременно снижает концентрационную поляризацию и катодного, и анодного процесса, т. е. вызывает одновременно и эффект неравномерной аэрации, и мотоэлектрический эффект, которые действуют в противоположных направлениях. Направление тока при этом, т. е. полярность электродов гальванической макропары, обусловлено преобладанием одного из этих эффектов. Для менее термодинамически устойчивых металлов (Fe, Zn и др.) преобладает эффект неравномерной аэрации, а для более термодинамически устойчивых металлов (серебра, меди и их сплавов, иногда свинца) — мотоэлектрический эффект. Следует, забегая несколько вперед, отметить, что у электродов макропары неравномерной аэрации или мотоэлектрического эффекта за счет работы микропар в большей или меньшей степени сохраняются функции — у катода анодные, а у анода катодные (см. с. 289). [c.247]

Концентрационная поляризация, в частности, очень невелика вследствие большой диффузионной поднижности и скорости миграции водородных ионов, перемешивания раствора у катода выделяющимся газообразным водородом и др. Работами А. Н. Фрумкина и его школы доказано, что для большинства металлов общая скорость процесса восстановления водорода определяется скоростью электрохимической реакции разряда ионов водорода, т. е. четвертой стадией процесса, замедленность протекания которой определяется соответствующим значением энергии активации этой реакции. [c.41]

Как известно, вблизи передней поверхности пузырька образуется тонкий диффузионный пограничный слой, в котором происходит скачок значения концентрации целевого компонента от Со до Со. Эта область обозначена цифрой III. В разд. 2.7 было также указано, что циркуляционное течение за газовым пузырьком имеет структуру вихря Хилла (внутренняя область циркуляционного течения обозначена цифрой IV). Следовательно, вблизи задней поверхности пузырька происходит интенсивное перемешивание жидкости и основное сопротивление массопереносу от задней поверхности пузырька сосредоточено в тонком пограничном слое вблизи этой поверхности (зона V). [c.258]

Построим теперь динамическую модель процесса абсорбции в насадочном аппарате, учитывающую продольное перемешивание фаз. В реальных аппаратах продольное перемешивание фаз объясняется рядом причин прежде всего различием скоростей движения фаз в разных точках аппарата и, кроме того, турбулентной диффузией фаз, уносом частиц одной фазы (например жидкости) потоком другой фазы (газа). Подробное теоретическое описание продольного перемешивания, учитывающее все перечисленные факторы, в настоящее время отсутствует. Для описания структуры потоков в аппарате обычно используют упрощенные модельные представления. Наиболее распространенными из них являются ячеечная и диффузионная модели. В данной книге для описания структуры потоков используем вторую из этих моделей, согласно которой перемешивание фаз в аппарате аналогично процессу диффузии. В диффузионных процессах при наличии градиента концентрации какого-либо вещества возникает поток этого вещества, называемый диффузионным потоком, который пропорционален градиенту концентрации. Поскольку процесс перемешивания аналогичен процессу диффузии, можно считать что и в насадочном аппарате возникает поток вещества определяемый законом Фика / = = —pZ)grad0, который в одномерном случае имеет вид / = [c.17]

В однородном теле, в котором все элементы объема находятся в одинаковых физических условиях, диффузия приводит лишь к беспорядочному перемешиванию атомов. Если исе в теле имеются пеодпородпости (иапример, градиенты концентраций каких-либо атомов) или созда-хты различные условия для разных участков тела (различная температура, изменяющиеся с координатами поля упругих напрягкешш и т. п.), то в таком теле могут возникнуть и направленные диффузионные потоки атомов. [c.235]

С точки зрения реализации процесса насыщения поверхности конструкционных материалов легирующими элементами в условиях лазерного облучения наиболее перспективным является изучение диффузионных явлений в жидкой фазе, а также в условиях конвективного и механического перемешивания расплава двухкомпонент-ной системы. [c.27]

Ускорение процесса образования осадка металла в принципе осуществляется уменьшением толщины прика-тодного (диффузионного) слоя, обедненного ионами осаждаемого металла. Используя интенсивное перемешивание, вращающийся электрод, прокачивание электролита фронтально к катоду и другие способы, вызывающие турбулентное движение электролита в окол01катод-ном пространстве, уменьшают толщину диффузионного слоя только до 10 м м. Дальнейшее снижение толщины слоя достигается механическим воздействием постороннего тела, внедряющегося в этот слой. Такое воздействие может осуществляться взвешенными в электролите частицами или при перемещении ( царапании ) другого тела по поверхности катода. Если отдельные частицы способны срывать диффузионный слой и заменять KOHTaiKT металла с ним на соприкосновение с раствором в объеме электролита на короткое время, то большое количество твердых частиц делает это соприкосновение беспрерывным. [c.87]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...