Методы управления гетерогенным процесом в диффузионной области. Уравнение Фика.
Область протекания процесса: диффузионная
Лимитированная стадия: диффузия
Признаки:1скорость процесса=f(гидродин. Пар-м),2 Коэф.ВантГоффа=1.3-1.7. 3)Е акт< 25кДж/моль. 4)порядок реакции=1.
Инструменты управления: гидродинамические факторы.
для увеличения скорости гетерогенного процесса идентифицируют диффузионную химическую реакцию. для интенсификации скорости процесса осуществляют при повышенной температуре, давлении, при при высоких концентрациях реагентов и с кат
Первый закон Фика характеризует скорость проникновения атомов одного вещества в другое при постоянном во времени потоке этих атомов и неизменном градиенте их концентрации:
J=-D∇N
где J - вектор плотности потока атомов вещества;
∇N- вектор градиента концентрации диффундирующих атомов;
D – коэффициент пропорциональности или коэффициент диффузии.
Коэффициент диффузии определяет величину плотности потока атомов вещества при заданном градиенте концентрации.
Так как диффузионный поток атомов вещества идет в направлении выравнивания перепада концентрации, то коэффициент D(см2/с) является мерой скорости, с которой система способна при заданных условиях выравнять концентрация.
Градиент концентрации при объемной диффузии имеет три составляющие по координатным осям.
Если глубина диффузии значительно меньше поперечных размеров площади, на которой она происходит, то считают, что диффузия идет в одном направлении. Одномерное уравнение Фика имеет вид
|
|
|
где J(d) – плотность потока или число атомов вещества, переносимых вединицу времени через единичную площадь;dC/dxградиент концентрации диффундирующей примеси в направлении диффузии.
Способы увеличения движущей силы процесса. коэффициент массопередачи.
Коэфициент массопередачи-количество вещества переданого из одной фазы в другую через единицу поверхности в единицу времени при движущей силе равной 1
для повышения Км-повышают скорость движения потоков,иденсифицируют перемешивание, вводят энергию импульса, используют электрические и магнитные поля.
Способы увеличения движущей силы
двухпленочная модель массопередачи
Движущая сила процесса равна разности рабочей и равновесной концентрации переходящего вещества передающей фазе.
для увеличения движущей силы:
Области протекания гетерогенных процессов,влияние технологических параметров в каждой из области. Переход из одной области в другую.
Различают 3 области :
| Область протекания | Лимитирующая стадия | признаки | Инструменты управления |
| Кинетическая | Хим.реакция | r процесса≠ f Коэф.ВантГоффа=2-4. 3)Е акт>40кДж/моль. 4)порядок реакции>1. | Кинетические факторы(температура,давление Конц, кат |
| Диффузионная | Диффузия | r процесса= f Коэф.ВантГоффа=1.3-1.7. 3)Е акт< 25кДж/моль. 4)порядок реакции=1. | Гидродинамические факторы |
| переходная | При изменении параметров процесса легко переходит из диф-й области в кинетическую и обратно , r процесса= f | - | Кинетические,гидродинамические |
|
|
|
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 301; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!