Хар-ка механизмов переноса в-ва (молекулярная диффузия и конвекция)

Схема переноса вещества из фазы G в фазу L приведена на рис. 3.4. Перенос вещества, как выше было отмечено, происходит из ядра потока одной фазы к поверхности разделу фаз, через поверхность разделу и дальше в ядро второй фазы. Перенос вещества к поверхности раздела и от нее осуществляется путем молекулярной и турбулентной диффузии. Считается, что в ядре поток в-ва переносится в основном в турбулентных пульсациях и концентрация почти ни меняется. Чем ближе к поверхности раздела, тем < турбулентность и больший вклад начинает оказывать молекулярная диффузия. На граничном слое наблюдается резкое изменение концентраций до самой границы раздела. Толщина граничных слоев зависит от гидродинамических режимов. Т. к. перенос вещества в граничном слое замедляется, то считают, что основное сопротивление переноса из фазы в фазу сконцентрировано в граничном слое. Поэтому, чтобы повысить интенсивность процесса, следует турбулизировать потоки.

Молекулярная диффузия описывается 1-ым з-ном Фика: при неподвижной среде или в ламинарных пограничных слоях, где отсутствует турбулентная диффузия (конвективный перенос), является тепловое движение молекул, т. е.. молекулярная

диффузия. Движущей силой является градиент концентрации. . Количество вещества dM, которое диффундирует через поверхность dF, нормальную по направлению движения, за время dτ, пропорциональную градиенту концентрации. Для конечных размеров и времени 1-ый з-н Фика: , где D - коэффициент молекулярной диффузии (коэффициент диффузии), м²/с. Физ. смысл D (): Коэффициент диффузии показывает какое кол-во в-ва диффундируется в ед. времени через ед. поверхности при изменении концентрации, равной 1 и через толщину слоя, равного 1. Коэффициент диффузии представляет собой физическую постоянную, которая хар-ет способностью данного в-ва проникать в неподвижную среду. D зависит от температуры, давления, св-в среды, в которой он диффундирует, а для р-ров - и от концентрации. Знак минус показывает, что диффузия идет в направления от большей концентрации к меньшей.

Удельный поток в-ва, который переносится молекулярной диффузией, обозначим q_M: .

Молекулярная диффузия является редким процессом. Чаще всего она сопровождается конвективной диффузией – переносом массы в движущей среде. При турбулентной диффузии кол-во в-ва, кот переносится в пределах одной фазы по аналогии с 1-м з-ном Фика: , где - коэффициент турбулентной диффузии, м²/с.

не является физ. величиной, а зависит от гидродинамических условий.