Влияние температуры на диффузию в жидкостях

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ДИФФУЗИЮ В ЖИДКОСТЯХ [c.502]

Мы будем рассматривать только вынужденное движение (когда поле скорости не зависит от поля температуры) при отсутствии массовых сил и при постоянных физических свойствах жидкости. Влияние на теплообмен зависимости физических свойств от температуры рассматривается в гл. 12. Постоянство физических свойств обусловливает отсутствие градиентов концентрации в поле течения. Поэтому влияние на теплообмен диффузии в пограничном слое в этой главе не рассматривается. Этот вопрос обсуждается в гл. 14. Здесь мы ограничимся только анализом течений с умеренной скоростью, что позволяет пренебречь диссипативным членом уравнения энергии. Анализ теплообмена в высокоскоростном пограничном слое проводится в гл. 13. [c.245]

После того как начался рост пузыря, происходит быстрое нарастание скорости к до тех пор, пока эффект охлаждения не станет существенным. После этого скорость движения стенки пузыря непрерывно убывает. До сих по р нет исследований по росту пузырей в этой области, так что детали подобного анализа здесь не приводятся. Сейчас нас интересует асимптотический период роста пузыря, определяемый уравнением (17), который характеризуется ограниченным влиянием диффузии тепла из жидкости к пару на величину к. По мере уве-личения Р температура на стенке пузыря неуклонно убывает, но она не может стать ниже Ть, так как в подобном случае разность давлений рг — Ро стала бы отрицательной, а рост пузыря задержался бы и в конечном счете прекратился. Такой характер процесса не имеет физического смысла. Отсюда следует, что интеграл в правой части уравнения (17), который пропорционален перепаду температуры в стенке пузыря, должен стремиться к некоторому пределу, когда t или и оо. Дальнейшие физические обоснования определяют более точно асимптотическое поведение этого интеграла. Левая часть уравнения (17) отображает в основном ускоряющий эффект роста пузыря в жидкости. Когда пузырь растет, это ускорение стремится к нулю вследствие влияния охлаждения. Следовательно, при ->-оо [c.200]

Сужение линий вследствие движения ядер. Экспериментально установлено, что щирина линии уменьшается, если ядра находятся в быстром движении относительно друг друга. Иллюстрацией этого эффекта в твердых телах может служить изучение ЯМР в металлическом литии, результаты которого приведены на рис. 17.8. Диффузия атомов в твердом теле напоминает процесс случайных блужданий, когда атом перескакивает из одного узла решетки в другой ). Время жизни атома в данном узле можно характеризовать неким средним временем т, уменьшающимся с ростом температуры. В жидкостях влияние движения на ширину линии обычно даже более заметно, чем в твердых телах, поскольку в жидкостях атомы более подвижны. Ширина линии протонного резонанса в воде составляет всего лишь 10 от ширины, ожидаемой от молекул замороженной воды. [c.604]

Уравнения двумерного пограничного слоя являются уравнениями параболического типа. Общие свойства уравнений двумерного пограничного слоя сохраняются и для пространственного пограничного слоя. Это означает, что главный механизм, определяющий характер течения в направлении, перпендикулярном к стенке, является механизмом диффузии момента количества движения и диффузии потока тепла в сжимаемых средах. Произвольное возмущение мгновенно передается поперек пограничного слоя, так как в этом направлении скорость диффузии бесконечно велика. Произвольное возмущение в пограничном слое распространяется вдоль линий тока с конечной скоростью. В трехмерном пограничном слое возникает понятие о зоне зависимости и о зоне влияния [14]. Возмущение, возникающее в некоторой точке пограничного слоя, распространяется не на всю его область, а только на пространство влияния этой точки. Область зависимости и область влияния определяются в виде клина, образованного двумя поверхностями, перпендикулярными к поверхности, проходящей через предельную линию тока на теле и линию тока внешнего течения. Угол между двумя поверхностями задает максимальный угол разворота вектора скорости в плоскости, касательной к поверхности тела. Когда угол между двумя поверхностями стремится к нулю, предельные линии тока имеют то же направление, что и линии тока внешнего течения, и области зависимости и влияния вырождаются в одну поверхность, перпендикулярную к поверхности тела. Если начальные условия заданы на некоторой поверхности, перпендикулярной к поверхности тела, т. е. известны составляющие скорости (в несжимаемой жидкости) и температура или энтальпия (в сжимаемом газе), тогда решения уравнений пространственного пограничного слоя можно найти только в некоторой области, определяемой областью, которая зависит от начальных данных на поверхности. Правильную картину течения в пограничном слое, особенно вблизи отрыва , можно построить только с учетом перетекания жидкости, т. е. зон зависимости и зон влияния. [c.135]

Если вода в первой ванне горячая, то повышается растворимость остатков моющего раствора. Это может оказаться очень важным, если моющий раствор перед поступлением деталей на прополаскивание успел частично или полностью высохнуть. Иногда прополаскивание в очень горячей воде может закрепить часть остатков моющего раствора в результате гидролиза щелочных солей, содержащихся в моющем растворе, поэтому предпочитается прополаскивание в теплой воде. Для трудно споласкиваемых остатков вода в первой ванне должна, конечно, быть теплой, особенно в условиях ограниченного движения (перемешивания) жидкости. Удаление остатков моющего раствора с металлической поверхности происходит под действием диффузии в холодной воде этот процесс протекает медленно. Наиболее часто прополаскивание осуществляется при температуре воды 50—65° С эти условия обеспечивают достаточную растворимость остатков моющего раствора без излишних потерь тепла. Погружение детали после фосфатирования в холодную воду может содействовать удалению шлама, вероятно под влиянием теплового напряжения. [c.282]

Рост парового пузыря в перегретой жидкости определяется тремя факторами инерцией жидкости, поверхностным натяжением и давлением пара. В процессе роста с поверхности пузыря происходит испарение, благодаря чему температура и давление пара внутри пузыря уменьшаются. Однако необходимый для испарения приток тепла зависит от скорости роста пузыря. Таким образом, динамическая проблема оказывается связанной с проблемой тепловой диффузии. Так как последняя решена, динамическую проблему можно описать количественно. Выведена зависимость изменения радиуса пузыря пара от времени, которая пригодна для достаточно больших радиусов. Это приближенное решение охватывает область, представляющую значительный интерес с точки зрения физики, так как радиус, при котором решение становится пригодным, близок к нижнему пределу возможностей экспериментальных исследований. Из этого решения видно, что тепловая диффузия оказывает сильное влияние на скорость роста пузыря. Теоретически найденная зависимость радиуса пузыря от времени сопоставляется с результатами экспериментальных исследований в перегретой воде, причем совпадение оказалось очень хорошим. [c.189]

В настояш,ем параграфе остановимся лишь на наиболее простом случае неизотермического движения несжимаемой вязкой жидкости, когда температура жидкости мало изменяется в процессе движения, что позволяет пренебречь влиянием этих изменений на коэффициенты вязкости, теплоемкости, теплопроводности и другие термодинамические параметры, в частности, на коэффициент диффузии примеси. Как будет показано в последней (XI) главе, при движении жидкости (газа) с малыми числами Маха, когда сжимаемостью можно пренебречь, пренебрежимо мало также и количество механической энергии, диссипируемой в тепло. При невысоких степенях нагрева среды можно не учитывать лучистый обмен и считать, что теплообмен полностью осуществляется теплопроводностью. [c.435]

Опытным путем установлено, что а) выделение газов из воды происходит главным образом за счет диффузии через слой жидкости в греющий пар б) в той части деаэраторной колонки, где температура воды достигает температуры кипения, в водяных струях или пленках образуются мельчайшие газовые пузырьки, выделяющиеся в последующем в паровую среду в) в верхней части деаэраторной колонки содержание растворенных в воде газов снижается незначительно, так как при высоком начальном содержании их в дегазируемой воде относительно большая концентрация в паре газов, выделившихся в нижней части колонки, затрудняет диффузию газов из воды в паровую среду г) существенное влияние на эффективность удаления мельчайших газовых пузырьков, находящихся в нерастворенном состоянии, оказывает продолжительность пребывания воды в баках-аккумуляторах чем она больше, тем меньше остаточное содержание кислорода в воде на выходе из деаэратора, главным образом за счет продолжающегося в баке-аккумуляторе выделения газовых пузырьков обычно емкость баков-аккумуляторов принимается равной 20—30-минутному расходу питательной воды. [c.354]

Гидростатическое давление жидкости оказывает незначительное влияние на массоперенос через монолитные материалы, имеющие в отсутствие напора среды диффузионную проницаемость, если эго давление не приводит к изменению структуры материала [147]. При этом отмечается уменьшение коэффициента диффузии и снижение проницаемости [108, 148]. Вместе с тем имеются сведения, что снижение проницаемости с ростом напора среды даже при всестороннем сжатии в значительной степени зависит от температурного режима. Так, по данным, приведенным ниже, при температуре 313 К повышенное гидростатическое давление (60 МПа) замедляет процесс переноса, а при 333 К и выше-ускоряет. [c.157]

Для большинства процессов в металлургии особо большое значение имеет диффузия. Имеется много экспериментальных данных, показывающих, что ультразвук ускоряет диффузионные процессы в металлических расплавах и на границе с твердой фазой. Однако это явление еще теоретически не объяснено. Приемлемым можно считать объяснение, согласно которому ускорение диффузии под действием ультразвука вызывается возможностью легкого перемещения атомов из одного устойчивого состояния в другое благодаря образованию кавитационных пузырьков. При этом учитывают также влияние вторичных эффектов — акустических потоков — и повышение температуры [2, 49] или акустическое давление, вызывающее турбулентное перемещение и разрушение пограничного слоя между жидкой и твердой фазами при ускорении диффузии на границе жидкость—твердое тело. Существует мнение [49], что ультразвук уменьшает энергию активации при диффузии, чем объясняется ускоренное разрушение титанового излучателя в расплавленном алюминии. [c.46]

В настоящее время механизм воздействия ультразвука на химические и электрохимические процессы выяснен недостаточно. Существует лишь ряд предположений. Очевидно, что влияние ультразвука объясняется кавитационными явлениями, интенсивным перемешиванием при этом жидкости, мгновенно меняющимися перепадами температур и давлений, электрическими явлениями, возникающими при кавитации. Некоторые авторы отмечают, что ультразвук влияет на энергию дегидратации ионов, способствует преимущественной ориентации ионов и молекул, принимающих участие в электродных реакциях, уменьшению градиента концентрации разряжающихся ионов в прика-тодном слое электролита, повышению предельного тока диффузии и в целом влияет на поляризацию электрода. Ультразвук оказывает также диспергирующее и десорбирующее действие при обработке изделий в жидкостях, что может влиять на протекание собственно электрохимической 1стадии электродного процесса. [c.103]

В лаборатории специального материаловедения проводились исследования возможности применения метода электрофореза, для получения антифрикционных покрытий. Электрофорезом называется явление движения в жидкости взвешенных твердых частиц, пузырьков газа, капель другой жидкости, коллоидных частиц под действием внешнего электрического поля. Таким образом, частицы коллоидно растворенного вещества, как и ионы, могут обладать электрическим зарядом. Но явление электрофореза отличается от электролиза тем, что при электролизе вещества выделяются на электродах в эквивалентных количествах, а при электрофорезе происходит заметный перенос вещества только в одном каком-нибудь направлении. Таким образом, электрофорез дает возможность нанесения тонких, одинаковых по толщине пленок на поверхность детали из мелкодисперсных однородных или разнородных порошков. Особен--но заманчив этот метод в случае сложной конфигурации детали или если необходимо нанести покрытия на внутренюю поверхность детали с малым отверстием. Толщина наносимого покрытия может строго регулироваться. Нами производились эксперименты по нанесению покрытий из дисульфида молибдена на цилиндрические стержни диаметром 25 мм при расстоянии между электродами, равном 10 мм. Исследовалось также влияние жидкой среды. Из испытанных жидких сред (изоамилового спирта, толуола, ацетона, бутилового спирта, изопропилового спирта) лучшие результаты были получены при осаждении в нзоироииловом спирте. В этом случае скорость осаждения была большей, а покрытие более плотным. После высыхания нанесенного слоя производилась термообработка покрытия в атмосфере водорода при температуре 1200° С при этом дисульфид молибдена восстанавливался до молибдена. Изменяя время термообработки, можно получить слой покрытия практически с любым количеством молибена и дисульфида молибдена. Образующийся в ходе реакции атомарный молибден прочно связывает частицы непрореагировавшего дисульфида молибдена в сплошное прочное покрытие. В результате же диффузии атомарного молибдена в верхние слои покрываемой детали нанесенное покрытие прочно соединяется с подложкой. Толщина покрытш колебалась от 0,05 до 0,2 мм. Покрытия большей толщины получаются рыхлыми и непрочными. Путем регулирования времени термообработки можно получить покрытия, обладающие высокими механическими и антифрикционными свойств а мн. [c.114]

Суть значительного числа методов, описанных в литературе и связанных с оценкой влияния деформированного состояния на процессы переноса газов и жидкостей, заключается в следующем предварительно растягивают полимерный образец при температурах, значительно превышающих температуру стеклования, затем его охлаждают и далее определяют проницаемость в обычных диффузионных ячейках [42]. В последние годы опубликована методика оценки проницаемости однооснорастянутых полимерных образцов [43]. Проницаемость эластично-деформированной пленки измеряли с использованием специального держателя, позволяющего одноосно растягивать исследуемый образец. Газопроницаемость растянутой пленки оценивали с помощью газоанализаторов. Данная методика позволяет определить значения коэффициентов диффузии и проницаемости, а также непосредственно и толщину растянутых образцов недостатком является небольшой интервал исследуемых деформаций (до 35%) трудности деформирования и оценки параметров переноса при температурах, отличных от комнатных отсутствие регистрации усилий, создаваемых в растянутых образцах ограниченный круг исследуемых низкомолекулярных сред. В работе [44] описана методика оценки относительного количества проникшей в материал жидкости в зависимости от напряжения. Нагруженные образцы помещали в окрашенные растворы и после выдержки исследовали на микрофотометре. Полученные результаты являются чисто сравнительными и не дают конкретной информации о процессах активированной или капиллярной диффузии. [c.199]

Таким образом, введение в электролит нейтральных солей, например для повышения электропроводимости раствора, или увеличение концентрации ком-плексообразователя оказывает влияние на скорость массопереноса за счет изменения потока миграции к поверхности электрода. Для неразряжающихся ионов скорость миграции равна скорости диффузии, и поэтому они как бы неподвижны в электролите. Помимо миграции на скорость доставки вещества к поверхности электрода оказывает сильное влияние конвекция, которая всегда увеличивает скорость массопереноса. Даже в обычном неперемешиваемом электролите при электролизе осуществляется небольшое движение жидкости в результате изменения плотности раствора у поверхности электродов, небольшого градиента температуры в различных элементах объема, выделения газов на электродах, случайных колебаний электродов и т. д. Эти факторы трудно поддаются расчету, но могут вызывать заметное повышение тока. Любое конвективное движение жидкости в конечном счете приводит к уменьшению толщины диффузионного слоя и возрастанию скорости процесса. На практике использование того или иного вида перемешивания электролита позволяет сильно снизить диффузионные ограничения и повысить предельную плотность тока в десятки раз. Задача расчета толщины диффузионного. "к слоя для каждого конкретного случая решается с применением теории подобия. Наиболее простые и точные решения получены для вращающегося дискового элек-трода [4], вращающегося цилиндрического электрода [5] и ртутного капельного электрода [6], которые часто используют в электрохимических исследованиях. [c.17]

Будем считать, что плотность и вязкость среды не зависят от концентрации и температуры и, следовательно, распределения концентрации и температуры не оказывают влияния на поле течения. Это приводит к возможности независимого анализа гидродинамической задачи о движении жидкости и диффузионно-тепловой задачи о полях концентрации и температуры. (Более сложные задачи, в которых поле течения существенным образом зависит от диффузионнотепловых факторов, будут рассмотрены далее в главе 6). Необходимая для решения диффузионно-тепловой задачи информация о поле скоростей жидкости предполагается известной. Примем, что коэффициенты диффузии и теплопроводности не зависят от концентрации и температуры. Для простоты ограничимся случаем двухкомпонентного раствора. [c.98]

Свойства среды в окрестности термодинамической критической точки существенно отличаются от свойств совершенного газа и характеризуются резким увеличением сжимаемости и теплоемкости, замедлением распространения тепла теплопроводностью [1, 2]. Поэтому существенную роль приобретают нестационарные эффекты, в том числе (на начальной стадии) перенос тепла с помощью так называемого "поршневого эффекта", который связан с аномально большим коэффициентом теплового расширения и заключается в быстром (по сравнению с тепловой диффузией) увеличении температуры в объеме жидкости в результате ее адиабатического сжатия [3-4]. Асимптотический анализ и численное моделирование этого эффекта в одномерном приближении на основе уравнений Навье - Стокса вьшолнены в [5-7], влияние на него силы тяжести исследовано в [8,.9]. [c.81]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...