САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Мы приглашаем вас насладиться красками природы, посетив галерею фотографий.

Реклама

комплексные поставки лакокрасочных материалов

лаки, краски, эмали, грунтовки, шпатлевки

При рассмотрении гетерогенных процессов выделяют две край­ние, принципиально различающиеся ситуации:

скорость химической реакции при данном режиме осуществ­ления процесса мала по сравнению со скоростью диффузии на стадиях, предшествующих реакции. Интенсификация гетерогенно­го процесса в целом может бьггь достигнута при таком изменении технологического режима, которое приведет к интенсификации хи­мической стадии (см. гл. 2). Такие гетерогенные процессы принято называть процессами, протекающими в кинетической области·,

скорость химической реакции велика и превышает скорость диффузии. Тогда для увеличения производительности и интенси­фикации процесса нужно стремиться к устранению тормозящего влияния диффузии. Этот случай соответствует диффузионной обла­сти протекания гетерогенного процесса.

3.2. Диффузионная область гетерогенных процессов

В результате протекания гетерогенной химической реакции в разных точках реакционного пространства устанавливаются раз­личные концентрации реагирующих веществ и продуктов реак­ции. Например, при взаимодействии газообразного реагента А с твердым реагентом В концентрация вещества А у поверхности ре­агента В будет в общем случае меньше, чем в ядре газового пото­ка, обтекающего твердую частицу.

Градиент (разница) концентраций реагента А является причи­ной возникновения диффузии — самопроизвольного процесса переноса вещества в результате беспорядочного движения моле­кул до установления равновесного распределения концентраций. Хаотичное тепловое движение частиц вещества вызывает упоря­доченный направленный перенос его в области, в которой воз­никают градиенты концентрации или в которой распределение концентраций отличается от равновесного.

При рассмотрении гетерогенных процессов важно знать, како­ва скорость диффузии на стадиях, предшествующих химической реакции, не будут ли диффузионные процессы тормозить хими­ческое взаимодействие.

Скорость диффузии зависит от плотности и вязкости среды, температуры, природы диффундирующих частиц, воздействия внешних сил и т. д. Закономерности диффузионных процессов опи­сываются законами Фика.

Согласно первому закону Фика количество вещества А, перене­сенного путем диффузии в единицу времени через поверхность, перпендикулярную направлению переноса, пропорционально гра­диенту концентрации этого вещества в данный момент времени:

где W^ — скорость диффузии вещества А, моль/с; v_A — стехи- ометрический коэффициент; S — площадь поверхности раздела фаз, м²; п_А — количество вещества, моль; D — коэффициент мо­лекулярной диффузии, м²/с; ЭСд/Эг — градиент концентрации, моль/м⁴; τ — время, с.