8.Молекулярная диффузия. Первый закон Фика. Коэффициент диффузии и его физический смысл.

Закон молекулярном диффузии (первый закон Фика)

Молекулярная диффузия в газах и растворах жидкостей проис­ходит в результате хаотического движения молекул, не связанного с движением потоков жидкости. В этом случае, т. е. когда концентра­ции перемещающихся в пространстве молекул малы, препятствий к взаимосвязанному их перемещению нет. В результате имеет место перенос молекул распределяемого вещества из областей высоких концентраций в область низких концентраций. Кинетика переноса подчиняется в этом случае первому закону Фика, формулировка которого аналогична закону теплопроводности: количество продиффундировавшего вещества пропорционально градиенту концентраций, площади, перпендикулярной направлению диффузионного потока, и времени:

dM=-D* (dM-кол-во продифунд.ве-ва;D-коэф.диффузии,

D-показывает какое кол-во ве-ва дифундирует через пов-ть в 1м² в течении 1сек. При разности концентраций на расстоянии 1м=1

Размерность D зависит от 1,от агрегатного состояния сис-мы,2. С увелеичением температ.коэф. диффузии увеличивается.3 с увелич.давления коэф.дифуз.уменьшается.

Коэффициент диффузии не является постоянной величиной;численные значения его обычно берут из справочника.

Коэффициент диффузии зависит прежде всего от агрегатного состояния систем: так,коэффициент диффузии для газов примерно на четыре порядка выше,чем для жидкостей.Коэффициент диффузии увеличивается с ростом температуры и уменьшается с повышением давления.

9.Уравнение Щукарева. Коэффициент масоотдачи и его физический смысл, сопоставление с коэф. Массопередачи.

Закон Щукарева: кол-во в-ва перенесенного от поверхности раздела фаз в воспринимающую фазу пропорционально разности концентраций у пов-ти раздела фаз и в ядре потока воспринимающей фазы , пов-ти фазового контакта и времени.

dM=β(Cr-Cf)dF*dτ

β[m\c]-коэф массоотдачи, хар-т перенос в-ва конвективными и диф-ми потоками одновременно, показывает какое кол-во в-ва передается от пов-ти раздела фаз в воспринимаемую фазу через 1м² фазового контакта в течении 1с при разности концентраций 1кг\м³.

Сr-конц-я в воспринимаемой фазе у поверхности раздела фаз

Сf-конц-я в ядре потока воспринимающей фазы

Концентрация на границе Сr рассматривается как равновесная концентрация.

Для установившегося процесса коэф массоотдачи и концентрации сохраняют постоянное значение в рассматриваемом объеме.

Сопоставление с коэф. массопередачи

Ку=1/(1/βy+Ap/βx)

Kx=1/(1/βx+1/Ap*βy)

Βy- коэф массоотдачи из потока газа к пов-ти фазового контакта

Βx-коэф массоотдачи от пов-ти фазового контакта к потоку жидкисти.

10.Выражение коэф массопередачи через коэф массоотдачи.

Ку=1/(1/βy+Ap/βx)

Kx=1/(1/βx+1/Ap*βy)

Βy- коэф массоотдачи из потока газа к пов-ти фазового контакта[кмоль/(м²*ч*Па]

Βx-коэф массоотдачи от пов-ти фазового контакта к потоку жидкисти.[m/ч]

Чем выше растворимость газа,тем больше значение Ар;для трудно растворимых газов Ар имеет наименьшее значение. Величина Ар влияет на структуру уравнений,описывающих коэф массопередачи.Если ар велико,то можно считать Ку=βу,тогда диффузионное сопротивление сосредоточенно в газовой фазе,если же оно мало ,то Кх=βх, диффузионное сопротивление сосредоточенно в жидкой фазе.