- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Массоперенос между фазами и в пределах фазы. (Темы 5.1 - 5.2) презентация
Содержание
- 1. Массоперенос между фазами и в пределах фазы. (Темы 5.1 - 5.2)
- 2. Темы 5.1 -
- 3. Иерархическая структура математической модели химического процесса
- 4. Гомогенные химические процессы все реагирующие вещества
- 5. Гетерогенные химические процессы исходные вещества
- 6. Кинетика гетерогенных химических процессов кинетика химических
- 7. Элементарный объем – это объем, мысленно выделенный
- 8. Элементарные объемы газовый пузырь, капля жидкости,
- 9. Цель исследования на уровне элементарного объема: получение
- 10. 5.1. Массоперенос в пределах одной фазы и между фазами
- 11. Стадии гетерогенного химического процесса
- 12. Массоперенос Массопередача - перенос вещества из
- 13. Диффузия – это процесс проникновения микрочастиц вещества
- 14. Движущей силой массопереноса является разность концентраций компонентов
- 15. Коэффициент молекулярной диффузии (коэффициент диффузии)
- 16. Коэффициент молекулярной диффузии физическая константа, характеризующая
- 17. Коэффициент молекулярной диффузии Для газов Для диффузии
- 18. Молекулярная диффузия Первый закон Фика
- 19. Массоперенос в движущихся
- 20. Массоперенос в турбулентном потоке Конвективный перенос вещества,
- 21. не является физической константой зависит от
- 22. 1) перенос молекул транспортируемого компонента из объёма
- 23. Массоотдача М = – β F (Сгр
- 24. Коэффициент массоотдачи является кинетической характеристикой, зависящей от
- 25. Коэффициент массоотдачи является функцией многих переменных, значительная
- 26. Коэффициент массоотдачи все сопротивление
- 27. Структура турбулентного потока
- 28. Для приближенной оценки влияния турбулентности потока на
- 29. Коэффициент массоотдачи Обобщенное (критериальное) уравнение массоотдачи Или относительно определяемого критерия Нуссельта
- 30. Коэффициент массоотдачи при обтекании одиночной частицы
- 31. Закон массопередачи М = βмΔ Δср F
- 32. Коэффициент массопередачи К - коэффициент массопередачи Характеризует
- 33. Взаимосвязь коэффициента массопередачи от коэффициентов массоотдачи Закон
- 34. 5.2. Особенности протекания гетерогенных химических
- 35. Скорость гетерогенного химического процесса является совокупным
- 36. Наблюдаемая скорость превращения WH :
- 37. Потенциально возможная скорость реакции определяется температурой и
- 38. Как следствие, наблюдаемая скорость химического процесса может
- 39. Интенсивность многостадийного процесса зависит от соотношения интенсивностей
- 40. Химический процесс лимитирующей стадией может быть: химическое
- 41. Скорость любого процесса определяется как произведение константы,
- 42. Параметры, определяющие скорость химического превращения константа
- 43. Показатель предельного устойчивого состояния системы при химическом
- 44. Наблюдаемая скорость гетерогенного химического процесса С0 -
- 45. наблюдаемая константа скорости химического процесса КН
- 46. 1. βм>>k отношение k/βм малозначимо и
- 47. Кинетический режим области протекания – условия химического
- 48. 2. k >> βм интенсивность массообмена мала
- 49. Диффузионная область (диффузионный режим) протекания – условия
- 50. Реально наблюдаемая скорость WH(T’, C’) не может
- 51. Константа скорости гетерогенного химического процесса В
- 52. Упрощения Учитывается константа скорости основной целевой реакции
- 53. Константа скорости гетерогенного химического процесса толщина диффузионного слоя приближено можно оценить
- 54. протекающих в кинетической области при диффузионном режиме Для необратимых процессов
Темы 5.1 - 5.2 Массоперенос между фазами и в пределах фазы, режимы (области) протекания гетерогенных химических процессов Особенности протекания гетерогенных химических процессов: Наблюдаемая скорость
Слайд 2
Темы 5.1 - 5.2
Массоперенос между фазами и в пределах
фазы, режимы (области) протекания гетерогенных химических процессов
Особенности протекания гетерогенных химических процессов:
Наблюдаемая скорость и диффузное торможение
Режимы (области) протекания химического процесса
Особенности протекания гетерогенных химических процессов:
Наблюдаемая скорость и диффузное торможение
Режимы (области) протекания химического процесса
Слайд 4Гомогенные химические процессы
все реагирующие вещества находятся в одной фазе (газообразной
или жидкой)
параметры системы выровнены во всем реакционном объёме и изменяются только во времени по мере протекания реакции
параметры системы выровнены во всем реакционном объёме и изменяются только во времени по мере протекания реакции
Слайд 5Гетерогенные химические процессы
исходные вещества находятся в разных фазах, разделенных
поверхностью раздела фаз
необходим постоянный перенос молекул из объема фаз к месту их превращения
необходим постоянный перенос молекул из объема фаз к месту их превращения
Слайд 6Кинетика гетерогенных химических процессов
кинетика химических превращений
транспортные характеристики молекул компонентов
кинетика массообменных процессов
Слайд 7Элементарный объем – это объем, мысленно выделенный внутри реакционного объема, в
пределах которого можно пренебречь неравномерностью распределения концентраций и температуры.
Слайд 8Элементарные объемы
газовый пузырь,
капля жидкости,
частица твердой фазы (например, зерно катализатора)
в
небольшом окружении второй фазы
Слайд 9Цель исследования на уровне элементарного объема:
получение кинетической модели химического процесса, учитывающей
все молекулярные процессы (химическое превращение, диффузию молекул, теплопроводность), в которую полученная на предыдущем уровне кинетическая модель реакции входит как составная часть.
Слайд 11Стадии гетерогенного химического процесса
переход исходных веществ из объёма фаз к
месту реакции,
химическое превращение молекул,
переход молекул продуктов реакции в объём фаз
химическое превращение молекул,
переход молекул продуктов реакции в объём фаз
Слайд 12 Массоперенос
Массопередача - перенос вещества из одной фазы в другую через
границу раздела фаз.
Массоотдача - перенос вещества к границе раздела фаз или в противоположном направлении, т.е. в объёме фазы.
Массоотдача - перенос вещества к границе раздела фаз или в противоположном направлении, т.е. в объёме фазы.
Слайд 13Диффузия – это процесс проникновения микрочастиц вещества в неподвижную среду в
результате их теплового движения
Слайд 14Движущей силой массопереноса является разность концентраций компонентов в общем объёме реакционной
среды и непосредственно в месте реакции.
Движущая сила процесса определяет скорость массопереноса.
Движущая сила процесса определяет скорость массопереноса.
Слайд 15Коэффициент молекулярной диффузии
(коэффициент диффузии)
численно равен массе вещества, диффундирующего через
единицу площади в единицу времени при градиенте концентраций, равном единице.
Слайд 16
Коэффициент молекулярной диффузии
физическая константа, характеризующая способность данного вещества проникать путем диффузии
в неподвижную среду.
D = f(свойства распределяемого вещества, свойства среды, температура, давление)
не зависит от гидродинамических условий процесса
D = f(свойства распределяемого вещества, свойства среды, температура, давление)
не зависит от гидродинамических условий процесса
Слайд 17Коэффициент молекулярной диффузии
Для газов
Для диффузии газа A в газ B или
наоборот
Для диффузии газов или капельных жидкостей (А) в жидкостях (В)
Для диффузии газов или капельных жидкостей (А) в жидкостях (В)
Слайд 19
Массоперенос в движущихся средах
осуществляется:
Молекулярной диффузией и конвективной диффузией (конвекцией)
Конвективным массообменом
Слайд 20Массоперенос в турбулентном потоке
Конвективный перенос вещества, осуществляемый под действием турбулентных пульсаций,
часто называют турбулентной диффузией.
Турбулентная диффузия оценивается, так же как и молекулярная диффузия, коэффициентом турбулентной диффузии
Турбулентная диффузия оценивается, так же как и молекулярная диффузия, коэффициентом турбулентной диффузии
Слайд 21не является физической константой
зависит от гидродинамических условий процесса
Коэффициент турбулентной диффузии
Слайд 221) перенос молекул транспортируемого компонента из объёма «отдающей» среды к границе
раздела фаз - массоотдача;
2) переход этих молекул через границу раздела между фазами;
3) перенос тех же молекул от границы раздела в объём фазы, где протекает реакционное превращение - массоотдача.
2) переход этих молекул через границу раздела между фазами;
3) перенос тех же молекул от границы раздела в объём фазы, где протекает реакционное превращение - массоотдача.
Массопередача в гетерогенном химическом процессе
Слайд 23Массоотдача
М = – β F (Сгр - С0)
β – коэффициент
массоотдачи
Показывает какое количество вещества переходит из ядра потока к поверхности раздела фаз в единицу времени при движущей силе, равной единице
Показывает какое количество вещества переходит из ядра потока к поверхности раздела фаз в единицу времени при движущей силе, равной единице
Слайд 24Коэффициент массоотдачи
является кинетической характеристикой, зависящей от физических свойств фазы (плотности, вязкости
и др.) и гидродинамических условий в ней, связанных с геометрическими факторами, определяемыми конструкцией и размерами реактора.
Слайд 25Коэффициент массоотдачи
является функцией многих переменных, значительная часть которых не поддается количественному
определению
Слайд 26
Коэффициент массоотдачи
все сопротивление массоотдаче в пленочных моделях сосредоточено в диффузионном подслое
и градиент концентрации возникает лишь внутри этого подслоя
β=D/δ
β=D/δ
Слайд 28Для приближенной оценки влияния турбулентности потока на толщину диффузионного слоя предложено
использовать уравнения движения жидкой фазы в трубе
Слайд 29Коэффициент массоотдачи
Обобщенное (критериальное) уравнение массоотдачи
Или относительно определяемого критерия Нуссельта
Слайд 30Коэффициент массоотдачи
при обтекании одиночной частицы
при обтекании частицы в неподвижном зернистом
слое при Re>30
Слайд 32Коэффициент массопередачи
К - коэффициент массопередачи
Характеризует массу вещества, переданную из фазы в
фазу через единицу поверхности в единицу времени при движущей силе, равной единице.
Отражает уровень интенсификации процесса: чем больше величина К, тем меньших размеров требуется аппарат для передачи заданного количества вещества
Отражает уровень интенсификации процесса: чем больше величина К, тем меньших размеров требуется аппарат для передачи заданного количества вещества
Слайд 33Взаимосвязь коэффициента массопередачи от коэффициентов массоотдачи
Закон аддитивности фазовых сопротивлений массопереносу
βмх
= Ка βму
Слайд 34
5.2. Особенности протекания гетерогенных химических процессов:
Наблюдаемая скорость и диффузное торможение
Режимы
(области) протекания химического процесса
Слайд 35
Скорость гетерогенного химического процесса является совокупным результатом огромного числа местных превращений,
протекающих в соответствии со складывающимися в этих местах условиях:
соотношения концентрации компонентов;
температуры, являющейся следствием скорости превращения и теплопроводности веществ.
соотношения концентрации компонентов;
температуры, являющейся следствием скорости превращения и теплопроводности веществ.
Слайд 36Наблюдаемая скорость
превращения WH :
реально измеряемый совокупный результат скоростей множества
химических превращений компонентов в соответствующих условиях реакции, выраженный как функция условий процесса
WH=f(C, T)
WH=f(C, T)
Слайд 37Потенциально возможная скорость реакции определяется температурой и равна константе скорости.
Реально
действующая скорость реакции зависит от концентрации исходных веществ, определяющих движущую силу реакции по соответствующим веществам.
Скорость реакции на месте ее протекания определяется, прежде всего, концентрацией исходных веществ, складывающихся в этих местах в результате транспорта компонентов.
Скорость реакции на месте ее протекания определяется, прежде всего, концентрацией исходных веществ, складывающихся в этих местах в результате транспорта компонентов.
Слайд 38Как следствие, наблюдаемая скорость химического процесса может быть равной ожидаемой скорости,
рассчитанной из условий процесса по закономерностям химической кинетики, и отклоняться в меньшую сторону.
Диффузионное торможение – разность между максимально возможной при данных условиях скоростью химического процесса и реально наблюдаемой скоростью.
Диффузионное торможение – разность между максимально возможной при данных условиях скоростью химического процесса и реально наблюдаемой скоростью.
Слайд 39Интенсивность многостадийного процесса
зависит от соотношения интенсивностей промежуточных стадий и ограничивается наименее
интенсивной стадией, которую называют лимитирующей или ограничивающей.
Слайд 40Химический процесс
лимитирующей стадией может быть:
химическое превращение;
межфазовый массоперенос,
в зависимости от того,
какая из них окажется наименее интенсивной в условиях процесса
Слайд 41Скорость любого процесса определяется как произведение константы, характеризующей скорость процесса в
стандартных условиях, и движущей силы процесса, характеризующей удаленность системы от равновесного, устойчивого состояния.
Слайд 42Параметры, определяющие скорость химического превращения
константа скорости
разность текущей и предельной
концентраций компонентов
Параметры, определяющие процесс массопередачи
константы массопереноса
разность концентраций компонентов во взаимодействующих фазах
Параметры, определяющие процесс массопередачи
константы массопереноса
разность концентраций компонентов во взаимодействующих фазах
Слайд 43Показатель предельного устойчивого состояния системы при химическом превращении –
равенство концентраций
транспортируемого компонента нулю или равновесной концентрации (при обратимом превращении)
Показатель предельного устойчивого состояния системы для массопереноса –
равенство концентраций транспортируемого компонента во взаимодействующих фазах
Показатель предельного устойчивого состояния системы для массопереноса –
равенство концентраций транспортируемого компонента во взаимодействующих фазах
Слайд 44Наблюдаемая скорость гетерогенного химического процесса
С0 - максимально возможная движущая сила гетерогенного
химического процесса, когда в фазе протекания реакции концентрация компонента В равна концентрации его в соответствующей фазе
Слайд 45наблюдаемая константа скорости химического процесса
КН не имеет физического смысла, не
является в изотермических условиях постоянной величиной
Она определяется не только константой скорости реакции k, зависящей лишь от температуры, но и коэффициентом массопередачи βм, зависящим от гидродинамических условий процесса через коэффициенты массоотдачи β
Она определяется не только константой скорости реакции k, зависящей лишь от температуры, но и коэффициентом массопередачи βм, зависящим от гидродинамических условий процесса через коэффициенты массоотдачи β
Слайд 461. βм>>k
отношение k/βм малозначимо и уравнение наблюдаемой скорости химического процесса
приобретет вид:
WH= – k C0
лимитирующей стадией химического процесса является химическая реакция, и процесс протекает в кинетической области или кинетическом режиме
WH= – k C0
лимитирующей стадией химического процесса является химическая реакция, и процесс протекает в кинетической области или кинетическом режиме
Слайд 47Кинетический режим области протекания – условия химического процесса, когда лимитирующей стадией
является стадия химического превращения и скорость процесса определяется скоростью химической реакции
Слайд 482. k >> βм
интенсивность массообмена мала и значение k/βм >>1 и
уравнение приобретает вид
WH= – βм C0
наблюдаемая скорость химического процесса определяется условиями массопередачи и не зависит от параметра реакции (константы скорости), т.е. процесс протекает в диффузионном режиме,
лимитирующей стадией является массопередача, осуществляемая при максимальной движущей силе (C0-Cп)=C0
WH= – βм C0
наблюдаемая скорость химического процесса определяется условиями массопередачи и не зависит от параметра реакции (константы скорости), т.е. процесс протекает в диффузионном режиме,
лимитирующей стадией является массопередача, осуществляемая при максимальной движущей силе (C0-Cп)=C0
Слайд 49Диффузионная область (диффузионный режим) протекания – условия химического процесса, когда лимитирующей
стадией является транспорт молекул к месту реакции (или отвод продуктов реакции) и скорость химического процесса определяется скоростью массопередачи
Слайд 50Реально наблюдаемая скорость WH(T’, C’) не может быть больше чем скорость,
рассчитанная по условиям, созданным в реакционном объеме WP (T, C)
всегда справедливо условие
WH (T’, C’) WP(T, C)
всегда справедливо условие
WH (T’, C’) WP(T, C)
Слайд 51Константа скорости гетерогенного химического процесса
В общем случае
В кинетическом режиме
В диффузионном
режиме
Слайд 52Упрощения
Учитывается константа скорости основной целевой реакции k1,
Учитывается коэффициент диффузии наиболее медленно
диффундирующего исходного вещества D
Вместо коэффициента массопередачи используется коэффициент массоотдачи самого медленного процесса
Вместо коэффициента массопередачи используется коэффициент массоотдачи самого медленного процесса
Слайд 53Константа скорости гетерогенного химического процесса
толщина диффузионного слоя приближено можно оценить
