Скорость диффузии компоненты газа

Вязкость оказывает существенное влияние на процесс электролиза, так как от нее зависят скорость диффузии компонентов электролита, полнота отделения от него металла, удаление анодных газов и другие процессы. [c.223]

Скорости образования -компонентов за счет всех химических реакций, вообще говоря, зависят от концентраций Со. (см. 2.9 и (5.1.16)). Таким образом, уравнения неразрывности для компонентов, записанные через массовые концентрации отдельных компонентов смеси, неоднородны из-за наличия гомогенных химических реакций в потоке газа. Иногда удобно оперировать с однородными уравнениями. При отсутствии внутриядерных реакций из р уравнений неразрывности могут быть получены V однородных уравнений диффузии для элементов, где V — число элементов в смеси газов. Действительно, так как элемент в химических реакциях не образуется и не исчезает, то [c.183]

Представляет интерес отношение к характерному времени движения молекул между последовательными отражениями от стенок пор, которое равно 2/Q , где — средняя скорость теплового движения молекулы сорта а в объеме поры. Графики ТаП/(2< )в функции от температуры для различных значений Qa приведены при <.d> = =2 = 10 м fia рис. 6.4.1. Анализ этих графиков позволяет утверждать, что в случае хемосорбции Тд значительно превышает ЙД(2 .). Поскольку йд/(2<г>) определяет коэффициент диффузии а-компонента газа в поре (см. (6.4.7)), необходимо вновь обсудить вопрос о значении коэффициента [c.259]

Скорость /-Й компоненты ui можно записать в виде суммы средней скорости газа щ и скорости диффузии /-й компоненты Ui относительно средней скорости щ = итЛ-Иг. Используя это определение, получим [c.75]

Нир и др. в работе [41] рассмотрели переходную область газового потока и для расширения диапазона давления, в котором сохраняется вязкостный поток перед сужением, ввели капиллярную трубку. Экспериментально подтверждено, что даже в сужении, рассчитанном на вязкостный поток, в некоторой области давлений наблюдается фракционирование. Это объясняется тем, что вязкостный поток охватывает только часть канала сужения. По мере снижения давления в сужении поток газа постепенно становится молекулярным, в результате чего во второй части канала появляется градиент концентрации. Затем градиент концентрации, возникший в сужении из-за обратной диффузии, распространяется к началу сужения и при сравнимых скоростях диффузии и потока газа может охватить пространство, примыкающее к сужению. Поясним это выражением для потока какой-либо компоненты с учетом влияния обратной диффузии [c.79]

Для относительной скорости компонент газа или скорости диффузии согласно (5.11) имеем [c.27]

ДЛЯ скорости диффузии /г-компоненты газа, с —и — тепловая, [c.164]

Абсорбция - это процесс поглощения газа жидкостью. Он широко применяется для извлечения из газовой смеси отдельных компонентов. Такое избирательное поглощение из газа его отдельных компонентов обусловлено различной их летучестью и скоростью диффузии. [c.32]

Испарение через мембрану. Это процесс разделения жидких смесей, основанный на различной скорости переноса компонентов смеси через полупроницаемую мембрану вследствие различных значений их коэффициентов диффузии. Из исходного раствора через мембрану в токе инертного газа или путем вакуумирования (рис. 24-8) отводятся пары, которые затем концентрируются в конденсаторе. При разделении происходят растворение вещества в материале мембраны (сорбция), диффузия его через мембрану и десорбция в паровую фазу с другой стороны мембраны. Процесс переноса вещества через мембрану описывается законом Фика [уравнение (24.5)]. Состав паров зависит от температуры процесса (влияние давления на его характеристики незначительно), материала мембраны, состава разделяемой смеси и др. Для увеличения скорости процесса раствор нагревают до 30-60 °С, а в паровой зоне создают разрежение. [c.333]

Учитывая взрывоопасность готовой смеси, в промышленных установках предпочитают без особой необходимости не иметь с нею дела, подавая горючий газ в топку отдельно от воздуха. В отличие от кинетического такое горение называется диффузионным, поскольку скорость его сгорания определяется интенсивностью смешения компонентов, осуществляемого в конечном счете путем взаимной диффузии. [c.133]

Отметим, что в отличие от систем жидкость—твердое тело, газ—твердое тело в рассматриваемых газожидкостных системах сама поверхность раздела фаз (г, I) является величиной, изменяющейся во времени и пространстве. Поскольку процессы массо-переноса протекают в обеих фазах, в математическую постановку задачи массопереноса в системах газ—жидкость включаются уравнения переноса в обеих фазах с нелинейными граничными условиями. Изменение поверхности раздела фаз в процессе массопереноса влечет за собой изменение гидродинамических характеристик системы, а именно поля скоростей V (г, 1) вблизи межфазной поверхности. Однако, как это видно из уравнения конвективной диффузии, вектор поля скорости входит в левую часть (1. 4.. 3), следовательно, изменение скорости V вызовет и изменение распределения концентрации целевого компонента с (г, I) вблизи поверхности. Таким образом, в общем случае необходимо решать самосогласованную задачу тепломассопереноса и гидродинамики. [c.15]

Ввиду важности газодинамических уравнений реагирующей смеси газов мы дадим их вывод путем составления уравнений балансов, как это обычно делают в гидродинамике. Выделим в газе некоторый объем V, движущийся со средней массовой скоростью Vq. Поток массы компонента а через поверхность объема за счет диффузии ja = X [c.179]

Затем наступает второй этап, когда определяющую роль вновь начинает играть кинетика реакции, на этот раз Р1, при этом продуктом реакции является более бедное кислородом соединение — СО. Это обусловлено тем, что подходящий за счет диффузии кислород в состоянии связать почти вдвое больше углерода, образуя СО вместо СО2. Поэтому в каком-то диапазоне Ту, количество подводимого окислителя превышает кинетические возможности реакции горения на поверхности Лишь при температуре поверхности порядка 2700 К при медленной кинетике реакции и 1800 К при быстрой окончательно наступает режим горения, контролируемого диффузией. Диффузионное горение относится к случаю сильного взаимодействия потока газа с материалом, когда необходимо учитывать характер течения в пограничном слое, скорости образования отдельных компонент, размер и форму тела, величины коэффициентов диффузии, а также поведение всех возможных продуктов реакции, число которых достигает десятка. Тем не менее именно на примере графита впервые было показано, что при диффузионном химическом взаимодействии механизм процесса можно приближенно описать простым выражением [c.174]

Вдув и диффузия сильно поглощающих (и излучающих) молекул, атомов и ионов с разрушающейся поверхности в излучающий сжатый слой могут изменить не только величину радиационного теплового потока, падающего на эту поверхность, но и, что даже более существенно, спектр излучения. При высоких значениях скорости уноса массы продукты разрушения концентрируются в сравнительно однородном по температуре пристеночном слое, выше которого находится зона смешения, переходящая в слой газа, представленный лишь компонентами набегающего газового потока (рис. 10-8). Таким образом, наблюдаемая картина может быть интерпретирована как оттеснение пограничного слоя (в котором происходит смешение вдуваемых компонент с компонентами набегающего потока) от разрушающейся поверхности. [c.295]

Падение давления паровой компоненты в направлении от поверхности капель и обусловливает диффузию молекул пара от этой поверхности. Падение давления газовой компоненты смеси в направлении, нормальном к поверхности капель, вызывает диффузию газа в направлении, обратном диффузии пара. Однако диффузия газа полностью компенсируется направленным потоком парогазовой смеси, так что результирующий поток газов, нормальный к поверхности капель, равен нулю, а паровой поток, направленный от поверхности капель, возрастает по сравнению с потоком, обусловленным только диффузией пара при данной разности его парциальных давлений. Так как размеры капель обычно невелики, то у их поверхности поле парциальных давлений пара практически мало зависит от аэродинамических условий. В этом случае в переносе частиц пара от поверхности капель основную роль играет молекулярная диффузия. Поэтому интенсивность теплообмена между парогазовой смесью и каплями жидкости (интенсивность испарения последних) зависит от скорости переноса частиц [c.48]

Тепловой режим конструкций энергетических устройств из композитных материалов (КМ) в ряде случаев характеризуется интенсивным теплообменом на поверхности, высокими скоростями изменения температуры во времени и большими градиентами температур внутри этих конструкций. При этом в материале возникают нелинейные физико-химические явления, которые часто ведут к снижению несущей способности конструкций. К ним относятся структурные фазовые превращения, взаимодействие компонентов, расслоение, температурные и структурные напряжения, изменение теплофизических, упругих, прочностных и других характеристик, реологические эффекты. Расчет предельного состояния конструкции, находящейся в таких условиях, должен включать описание процессов теплопроводности, термо- и вязкоупругости, кинетики химических реакций, аэродинамики фильтрующих газов, диффузии, а также требует из-за анизотропии свойств определения большого количества теплофизических и механических характеристик материалов. Точный расчет с учетом изменения характеристик от температуры весьма сложен, так как связан с решением нелинейных интегродифференциальных уравнений с переменными коэффициентами. На достоверность его результатов большое влияние оказывает трудность представления и выбора достаточно полно отражающей действительность модели процесса, связанного с необратимыми явлениями. [c.7]

Важные эксплуатационные характеристики резин и пластмасс — проницаемость и сорбция. Проницаемость — процесс переноса какого-либо компонента среды через твердое тело. Движущая сила процесса — разность давлений, концентраций, а в общем случае — химических потенциалов, переносимого компонента на границах тела. Коэффициентом проницаемости Р при переносе газа называется приведенный к нормальным условиям объем газа в см , прошедшего за 1 с через изучаемую мембрану толщиной 1 см, площадью I см при разности давлений равной атмосферному давлению. Скорость дви кения переносимого вещества в твердом теле характеризуется коэффициентом диффузии D (см /с). Количество газа (пара) в см или г, растворенное в 1 см какого-либо материала в условиях равновесия при данной температуре и атмосферном давлении этого газа, называется коэффициентом растворимости S. [c.108]

Физико-химические процессы в следе достаточно сложны, но в двух предельных случаях — равновесного и замороженного потоков — возможны значительные упрощения. В термодинамически и химически равновесном потоке газа скорости термодинамических и химических процессов гораздо больше скоростей конвекции и диффузии, а в термодинамически и химически замороженном потоке газа соотношение между скоростями противоположное. В химически замороженном потоке всеми химическими эффектами можно пренебречь вследствие быстрого и значительного расширения газа, поскольку состав газа остается постоянным, или замороженным, при той степени диссоциации, которая соответствует точке, где ее изменение стало пренебрежимо малым. Динамические-изменения в газе протекают гораздо быстрее по сравнению с химическими превращениями, следовательно последние не могут существенно повлиять на состав газа, и смесь движется без изменений массовых концентраций компонентов. Если термодинамические процессы аналогичным образом связаны с динамическими изменениями в газе, то скорости термодинамических процессов, как и химических, равны нулю и поток становится обратимым. При больших скоростях и высотах след, возможно, является замороженным и ламинарным, но он становится турбулентным перед размораживанием . На высотах более 30 км замороженный след очень быстро теряет тепловую энергию и атомы диссоциированного газа начинают рекомбинировать. В процессе рекомбинации выделяется энергия и ядро следа нагревается, но теплопроводность в радиальном направлении вызывает его охлаждение. Так как в замороженном потоке на высоте более 30 км теряется больше тепла, чем выделяется в процессе рекомбинации, то тем- [c.127]

Развитие пошло быстрее с середины прошлого столетия в 1855 г. Фик опубликовал свою фундаментальную работу, в которой устанавливается пропорциональность скорости диффузии компонента смеси локальному градиенту его концентрации. Коэффициент пропорциональности известен теперь под названием коэффициента диффузии. Затем благодаря трудам Клаузиуса (1857), Максвелла (1867) и Больцмана (1896, 1898) была создана вполне законченная теория диффузии в газах. После работ Энскога (1917) и Чепмена (1912) эта теория в начале XX в. приняла современную форму (Чепмен и Коулинг, 1939 Гирш-фельдер, Куртис и Бирд, 1956). Математический аппарат теории великолепен. Однако он трудно доступен для обычного инженера. [c.30]

В случае применения непористых мембран разделение газов идет за счет разной скорости диффузии компонентов через мембраны. Для таких мембран проницаемость газов и паров на 2-3 порядка ниже, чем для пористых, но селективность значительно вьиые. [c.331]

Однако при этом возникают осложнения при выводе )0рмулы для плотности газа. Для определения концен-раций всех компонент газа в данной точке, строго го-оря, следует привлекать уравнения химической кинетики, то существенно усложняет расчеты. В некоторых случаях вляются полезными оценочные расчеты для двух предель-ых условий равновесного и замороженного погранич-ых слоев. Случай замороженного пограничного слоя иссоциированного газа уже рассматривался в 5.6, и юрмулы, полученные в этом параграфе, можно распро-гранить на пограничный слой с химическими реакциями а каталитической стенке. Практически к этому случаю тносятся и такие условия, когда скорость химической ре-кции в пограничном слое бесконечно велика по сравне-ию со скоростью диффузии компонентов. Тогда зону ре- [c.79]

В 5.4 было сформулировано необходимое условие существо-вания нестационарности процессов переноса в открытых реакционноспособных системах (5.4.3). Представляет интерес проверка этого условия. С этой целью рассмотрим обтекание лобовой критической точки инертного тела вращения, которое во все время процесса тепломассообмена сохраняет постоянную достаточно высокую температуру, холодным потоком реакционноспособного газа, состоящего из СО, О2, N2. В газовой фазе протекает гомогенная химическая реакция 2 СО + О2 = 2 СОа. Возникает вопрос о квазистационарности состояния газовой фазы. С физической точки зрения, очевидно, что если характерное время гомогенной реакции значительно меньше характерного аэродинамического времени и времен релаксации молекулярных процессов переноса (теплопроводности, диффузии компонентов и диффузии импульса), то состояние газа нельзя считать ква-зистационарным. Действительно, в этом случае скорость возникновения неоднородностей полей температур и концентраций вследствие химической реакции выше скоростей их исчезновения вследствие процессов молекулярного переноса и состояние газа нельзя считать квазистационарным. Поскольку внутренняя энергия и концентрации компонентов единичной массы ограничены, могут иметь место колебания полей температур и концентраций. [c.399]

К числу физических явлений, оказывающих влияние на жаростойкость покрытий, относятся полиморфные превращения и рекристаллизация. Даже покрытие с нулевой начальной пористостью может утратить свои защитные свойства в результате рекристаллизации, которая способствует проникновению газов через покрытие к металлу за счет граничной диффузии [1, 2]. В случае фазовых превращений из-за напряжений, возникающих вследствие разницы удельных объемов фаз, участвующих в превращении, должна происходить диффузия входящего в избытке в данную фазу компонента по направлению к растущему центру, тем самым автокаталитически ускоряя реакцию. Скорость диффузии, вызванной напряжениями, может значительно превысить скорость объемной диффузии. Именно эти диффузионные токи приводят к быстрому и полному разделению компонентов в большинстве фазовых превращений диффузионного типа [3, 4]. Поэтому предотвращение рекристаллизации и полиморфных превращений материала покрытия имеет существенное значение для повышения его жаростойкости. [c.20]

Относительно допущения о бинарности смеси сделаем некоторые пояснения. Согласно кинетической теории газов [Л.2-9] скорость диффузии Vi i-й компоненты в п-компонентной смеси газов определяется [c.35]

Ко второму предельному случаю относят горение неперемешанных систем, когда горючий газ и окислитель раздельно вводят в камеру сгорания параллельными или осесимметричными потоками и с одинаковыми линейными скоростями. В этом случае горение протекает одновременно с процессом смешения горючих газообразных компонентов с окислителем. Очевидно, суммарная скорость сгорания газообразного топлива в таких условиях будет определяться прежде всего скоростью встречи кислорода, входящего в окислитель, с горючими элементами, составляющими топливо, т. е. в конечном счете скоростью диффузии или скоростью смесеобразования. Естественно, что такой предельный случай относят к области диффузионного режима горения. [c.52]

Общая задача вычисления коэффициентов переноса для газовых смесей может быть решена способом, аналогичным тому, который применялся для простого газа [8—10]. Дополнительно к вязкости и теплопроводности возникают два новых явления переноса, а именно диффузия и термодиффузия средняя скорость отдельных компонентов, вообще говоря, отличается от массовой скорости смеси, и оказывается, что разность, представляющая собой скорость диффузии, содержит члены, пропорциональные градиенту концентрации, градиенту давления, разности между внешними силами, действующими на различные молекулярные компоненты, и градиенту температуры. Первые три члена соответствуют обычной диффузии, а четвертый — термодиффузии. Термодиффузия была впервые предсказана Энскогом[41] и Чепменом [6] на чисто теоретической основе и подтверждена экспериментально Чепменом и Дутсоном [42]. Она выпала из поля зрения предыдунхих исследователей по той причине, что для максвелловских молекул коэффициент термодиффузии в точности равен нулю. [c.292]

Значительный интерес представляет исследование кинетики процесса вакуумного силицирования в зависимости от ряда технологических параметров — давления паров кремния, температуры, продолжительности процесса и др. Такие исследования на примере тантала и молибдена были выполнены в работе [247 ]. Теоретически было показано, что в системе пар (газ)—твердое тело при скоростях поступления летучего компонента в зону реакции, гораздо меньших, чем скорость взаимной диффузии компонентов через образующееся соединение, должен наблюдаться линейный закон роста слоя со временем. Этот вывод был подтвержден экспериментально при силицировапии тантала и молибдена в порошке кремния крупностью 0,5—1 мм при температурах 1200 и 1250° С и времени выдержки 0,5—1,5 ч. При 1300° С и выше линейный закон скорости роста слоев сменяется параболическим. [c.230]

Применим теперь обобп еиный на случай газа основной закон диффузии (вспомнить 98 и 109), согласно которому скорость диффузии 1-й компоненты определяется через градиенты концентрации, температуры и давления по формуле [c.873]

Скорость диффузии. Полное уравнение для вектора скорости диффузии, которое дает молекулярная теория газов, представлено уравнением (2.38). В рассматриваемых нами случаях можно сделать предположения, позволяющие упростить эти уравнения. Во-первых, большинство интересующих нас смесей будут существенно бинарными в том смысле, что все компоненты разбиваются на два класса, состоящие из тяжелых и легких частиц. Например, диссоциированный воздух состоит из тяжелых частиц Ог и N2 и легких частиц О и N. Реакция графита с газовой смесью дает тяжелые частицы СО2 и легкие О2 и N2, а возможно, и СО. В том случае, когда для охлаждения используется гелий, тяжелыми частицами будут О2 и N2, а легкими — частицы Не. Для подсчета потока массы О или N через О2 или N2, N2 или О2 через СО2, или Не через N2 и О2 с хорошим приближением может служить один коэффициент бинарной диффузии 0,2. Для смеси двух газов (2.38) дает Тг / -2 л 1 г г д 1о2 Т /л /11 [c.34]

Диффузионный поток определяется следующим образом. Пусть в бинарной смеси газов массовая концентрация одного из компонентов, скажем, легкого, с массой молекул т , равна а. Концентрация второго, тяжелого, компонента с массой молекул тп2 (ТОг > 1) есть 1 — а ). Благодаря диффузии одного газа относительно другого газы обладают различными макроскопическими скоростями. Обозначим их через щ и г 2. Если е — плотность смеси, то полный поток первой компоненты есть ащ, а поток второй е (1 — а) 112. Макроскопическая или гидродинамическая скорость смеси и определяется так, чтобы полный поток массы газа был равен ди (и — импульс единицы массы). Таким образом, ди = = 0ам1 + 0 (1 — а) г 2 или и = ап1 - - (1 — а) Мг- В рамках гидродинамики идеальной жидкости скорости обоих компонентов смеси совпадают и равны и. Потоки компонентов равны дай и Q (I — а) и. [c.372]

Эта формула получена из строгой кинетической теории газов. Первый член в этом выражении — обычный подвод тепла за счет кон-вективного переноса, второй член — количество тепла, переносимое вследствие относительного движения компонент смеси (диффузии). Последний член выражает поток тепла, возникающий за счет градиента концентраций или разности диффузионных скоростей отдельных компонент (эффект Дюфора). В большинстве случаев этот член мал и при практических вычислениях его опускают, хотя сохраняют в общих уравнениях. Другие виды уравнения энергий могут быть получены аналогично, если под вектором потока понимать выражение 2.56). [c.92]

Напо.чним, что в критерий Пекле для сплошной фазы входят следующие параметры и — скорость набегающего потока в системе координат, связанной с пузырьком газа В — коэффициент молекулярной диффузии целевого компонента в жидкости В — радиус пузырька. [c.244]

Рассмотрим теплообмен между реагирующим пограничным слоем и испаряющейся (сублимирующейся) поверхностью твердого тела. За пределами пограничного слоя параметры газа — плотность смеси рп, ее тангенциальная скорость Wx=Wo, концентрации компонентов смеси rriio — постоянны. Будем полагать для простоты, что число Прандтля газового потока равно единице и соответственно равен единице коэффициент восстановления. Пренебрежем тепловым излучением. Примем, что молекулярный массообмен осуществляется только концентрационной диффузией. Рассматриваемый процесс стационарен. [c.358]

Члены в правой части представляют собой равнодействующие сил, соответствеино объемных, давления и трения. Так как для реактивного пространства контактных аппаратов характерным является не только поле сил тяжести, в котором при вынужденном течении газа можно было бы пренебречь равнодействующими объемных сил и сил давления, но и поле центробежных или других сил, то указанные составляющие должны быть в общем случае учтены. Однако уравнение движения отличается от рассмотренных ранее уравнений диффузии и теплопроводности не только этим. Так, для него не является очевидным свойство, аналогичное равенству (по модулю) градиентов парциальных давлений компонентов в уравнении диффузии. Поэтому субстанциональная производная вектора скорости в левой части уравнения движения не претерпевает каких-либо изменений, кроме исключения локальной составляющей, так как рассматриваем етационарные процессы в аппаратах [c.38]

Вторичный окислитель (кислород) оказывал влияние на выгорание горючих компонентов только в непосредственной близости от места его ввода. Таким образом, диффузионное реагирование в сверхзвуковом потоке вследствие высокой упругости и большой скорости струй было затруднено, и догорание горючих газов по длине потока и во времени затя гивалось. По-видимому, в условиях высокоскоростного потока физические свойства отдельных, еш,е не перемешанных струй, составляющих поток, оказывают большее влияние на их стабильность, чем турбулентное перемешивание. Вероятность встречи реагирующих компонентов и коэффициент турбулентной диффузии в описываемых условиях были незначительны. [c.92]

Наличие химических превращений оказывает существенное влияние на процессы тепло- и массопереноса в реакторе. К реагирующему потоку газа тепло передается от стенки реактора, и, следовательно, имеется градиент температур по ладиусу трубы. Радиальный температурный градиент приво- ит к изменению константы скорости реакции по радиусу еактора. Кроме того, при наличии радиального градиента орости время контакта также переменно по радиусу. Оба "И фактора вызывают изменение степени конверсии в ра- лальном направлении. Это приводит к возникновению радиального градиента концентраций. Градиент концентраций компонентов вызывает их взаимную диффузию. Массовый поток компонентов смеси приводит к увеличению теплового потока [31. [c.133]

При использовании метода газовой диффузии газ, включающий различные компоненты, под давлением проходит через пористые перегородки (фиг. И 7 и 118). Легкие моле-жулы, обладающие более высокой скоростью, чем тяжелые молекулы, проходят через эти перегородки скорее, и в оставшейся смеси, которая в некоторый момент еще не прошла Д1ерез перегородку, повысится концентрация тяжелых мо--лекул, [c.185]

Под воздействием турбулентной диффузии, за счет которой, в основном, обеспечивается постоянство состава атмосферного газа с высотой (исключая химически активные малые компоненты), формируются структурные свойства гомосферы, в отличие от гетеросферы, для которой основным механизмом переноса вещества является молекулярная диффузия в разреженной газовой среде. В турбопаузе планеты процессы молекулярного и турбулентного переноса, конкурируя между собой, в значительной степени определяют закономерности структуры, динамики и энергетики верхней атмосферы. Турбулентным перемешиванием в гомосфере в значительной мере контролируется также подвод атомов водорода на уровень экзобазы и, тем самым, скорость диссипации (в данном случае - утекания) водорода из атмосферы Чемберлен и Хантен, 1987). [c.44]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...