Cтраница 2
В данном разделе изложена математическая модель массооб-мена газового пузыря с плотной фазой псевдоожиженного слоя, основанная на предположении о том, что сопротивление массо-переносу сосредоточено в узкой области, прилегающей к границе газового пузыря. В результате получено выражение ( 5.3 - 44) для потока целевого компонента из газового пузыря. [16]
Для того чтобы использовать этот результат при моделировании нестационарного процесса роста дисперсной частицы, необходимо предположить возможность аппроксимации нестационарного процесса переноса массы квазистационарным процессом. Квазистационарным является такой процесс, когда в каждый фиксированный момент времени величина потока целевого компонента к поверхности частицы совпадает с величиной потока, полученной в результате решения задачи об элементарном акте переноса массы в условиях стационарных полей физических переменных в диффузионном пограничном слое. Как правило, масса частицы изменяется значительно медленнее, чем положение ее центра тяжести и условие квазистационарности выполняется. [17]
При любой схеме движения потока газа-носителя и дисперсного адсорбента внутри индивидуальной частицы происходит процесс нестационарной диффузии адсорбтива. Дифференциальное уравнение нестационарной диффузии, как известно, может быть получено подстановкой выражения для потока целевого компонента в закон сохранения массы этого компонента, записанный для элементарного объема внутри рассматриваемой пористой среды. Вновь следует отметить, что элементарный объем должен быть достаточно малым, чтобы в пределах такого объема искомую функцию концентрации адсорбтива в твердой или газовой фазе внутри пор можно было считать неизменной, а, с другой стороны, элементарный объем должен включать представительное число пор всех размеров. [18]
Получим сначала уравнение для профиля концентрации в газовой фазе. Вывод этого уравнения отличается от вывода уравнения (1.2.19) тем, что при наличии перемешивания в газовой фазе поток целевого компонента, содержащегося в газе, через любое сечение аппарата складывается из двух потоков: конвективного / к w0pc a и диффузионного, определяемого законом Фика. [19]
Основные типы граничных условий, встречающихся при анализе массообменных процессов, были рассмотрены выше. При реализации массообменных процессов с дисперсной твердой фазой наиболее часто реализуются условия третьего рода, согласно которым обмен целевым компонентом между поверхностью капиллярно-пористого тела и окружающей его вязкой средой записывается через уравнение внешней массоотдачи / rp p ( Cf - СГр), где Сгр и / гр - концентрация и поток целевого компонента на поверхности ( на границе) твердых частиц материала, Cf - концентрация компонента во внешнем потоке-носителе, р - коэффициент массоотдачи. Поток / гр, отводимый от поверхности ( или подводимый к поверхности при Cf Сгр), отводится ( или подводится) в глубь пористой структуры частицы путем эффективной диффузии: / гр Оэ ( дС / дп) тр. [20]
Из сравнения (1.147) и (1.145) видно, что, исходя из физики процесса диффузии, мы получили ту же форму задания потока частиц, как этого требует введение обобщенной гипотезы Бусси-неска. При этом мы не пользовались никакими свойствами турбулентной или молекулярной диффузии, кроме как длиной диффузионного пробега, которая справедлива и для молекулярного, и для турбулентного переноса. Следовательно, имеются основания говорить о необходимости задания потока целевого компонента в неоднородных средах в форме (1.143) и о справедливости применения уравнения (1.144) при описании распределения целевого компонента по объему аппарата. [21]
До сих пор в данной главе при решении различных массо-обменных задач предполагалось, что распределение скорости жидкости вблизи поверхности пузырька газа не зависит от процесса переноса целевого компонента через межфазную поверхность газ - жидкость. Такое допущение не всегда является правомерным. В настоящем разделе в соответствии с [104] будет рассмотрена задача о влиянии потока целевого компонента на движение жидкости вблизи поверхности газового пузырька. [22]
Причиной направленного процесса переноса целевого компонента является отклонение от равновесного состояния системы. Если между концентрацией целевого компонента в потоке и на поверхности твердого тела нет равновесного концентрационного соотношения, то существует поток вещества целевого компонента в направлении установления такого равновесного состояния. Отсутствие равенства концентрации целевого компонента внутри твердой фазы или в пределах сплошной фазы также вызывает поток вещества от точки с большей концентрации в направлении тех зон, где концентрация имеет меньшие значения. В большинстве случаев полагается, что величина потока целевого компонента, переносимого из одной фазы в другую, пропорциональна первой степени отклонения существующей ( действительной) концентрации компонента от значения, равновесного с концентрацией в другой фазе. Эта разность в химико-технологических процессах часто называют движущей силой процесса массопередачи. [23]
Различают граничные условия четырех видов, в зависимости от того, в какой форме представлена в них концентрация. В наиболее простом случае концентрация на поверхности не зависит от времени, то есть постоянна: Сгр const. Условиями второго рода на границе потока задается значение производной искомой функции по координатам. Для уравнения конвективной диффузии значение производной концентрации, согласно закону Фика, пропорционально потоку целевого компонента. [24]
Увеличение сопротивления массопереносу при наличии ПАВ может быть следствием двух причин. Одна из них состоит в том, что уменьшается поверхностное натяжение. При этом коэффициент поверхностного натяжения становится слабо зависящим от концентрации целевого компонента. Другой причиной является возникновение поверхностной вязкости. Следствием указанных причин является уменьшение потока целевого компонента вдоль поверхности раздела фаз, вызванного либо вынужденным течением, либо эффектом Маран-гони. Снижение скорости массопереноса, обусловленное добавлением ПАВ в систему, при наличии поверхностной турбулентности может быть очень заметным. В некоторых системах пленка ПАВ оказывает непосредственное сопротивление массопереносу. [25]