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自由空间分子扩散
时间:2015-12-12 16:34    点击数:
导读: 为了将表面附着的颗粒物清除,必须有去除的作用力(去除力)。去除力可由振动、离心等作用产生,也可由气流产生。振动或离心作用产生的去除力与颗粒直径的3次方成

  为了将表面附着的颗粒物清除,必须有去除的作用力(去除力)。去除力可由振动、离心等作用产生,也可由气流产生。振动或离心作用产生的去除力与颗粒直径的3次方成正比,气流去除力与粒径的平方成正比。小颗粒去除比较困难,粒径小于10^111的颗粒用普通的方法难以去除,但形成沉积层的颗粒物容易以大片形式③.:!?"!!!!!!)移动。颗粒与颗粒之间附着紧密,而颗粒聚集体容易被振动、气流去除。

  3.5.2颗粒的反弹

  当颗粒以低速与固体表面接触,颗粒和固体表面变形消耗了动能,颗粒沉积于固体表面。颗粒速度高,变形大,附着好。高速运动颗粒碰撞固体表面,部分动能被消耗,另一部分转化为回弹动能,使颗粒反弹。反弹会使某些除尘过程(如惯性分离和离心分离)捕集效率下降。在液体表面不会出现颗粒反弹。吐打等(:!化^)年)用粒径2?15^!1的飞灰和荧光素钠染料颗粒做实验的结果为:当颗粒动能低于2X10-16:[时,不会出现反弹;当颗粒动能在2乂10-15?1乂10-13】

  时,有50^颗粒反弹;相应于空气动力学直径1(^111的颗粒,运动速度低于^。!!!!!!^无反弹;运动速度在90?600111111^之间时,有50^颗粒反弹率。

   在典型的扩散-反应过程中,某一反应物的反应速率既是其自身浓度的函数,又是与其同时传递的其他物质浓度的函数。体系中每一种物质的浓度变化都服从扩散-反应方程:

  , 1=^0^ ,(,

  式中V―扩散物在X处的反应速率。化学反应消耗扩散物,"为正;化学反应生成扩散物."为负。

  由式〈3, 二)可见.如果在工处厂—^.则0也趋向无限大,即浓度分布曲线在X

  处不连续。这就是瞬时53出现的情况:

  扩散反应方程式:式71〗二只有在确定了符合扩散过程的特定边界条件后,才能求解。下面讨论两种基本情况。

  (门半无限深液体(工^①,在2 = 0处为表面)

  在液相中被溶气体八的初始浓度"。均一而恒定;当纟-0时,表面(工-^))八的浓度为平衡浓度4;液相主体内八的浓度为"。,并保持不变。

  由式。^^)可知,在此情况下气体吸收速率取决于表面上的浓度梯度,即:

  在液相中,每种反应物都具有均一的初始浓度^,在工^ "处^彻也不变;反应物是挥发性的,即它不能从液相向气相扩散。

  在此情况下,由式〔3, 65〉可知,在2 = 0处,^^0。如果反应物在接近表面时发

  生瞬时反应,则在接近表面处^#0,但在表面上^仍等于零。对反应产物的边界条件与对反应物的边界条件相同。

  厚度为3的液膜(工处为界面,1 = 5处为液膜与液相主体的边界)在此情况下,溶质通过液膜做稳定扩散,所以对于稳态物理吸收过程:吸附或催化反应中的气-固传质通常是通过多孔物质内的扩散过程进行的。多孔固体

  中的扩散过程可分为主体扩散、微孔扩散(^!!!^化!!扩散)和表面扩散3类。

  3.6主体扩散

  孔道很大,孔内气体密集情况下的扩散称为主体扩散,其性质与一般的扩散过程相同。由于孔道只占总体的一部分,所以有效扩散通道的截面也只是整个截面的一部分;孔道是曲折的,实际扩散长度大于平均扩散方向的直线距离;孔道截面不断变化,扩散通道时而缩小,时而扩大,使扩散阻力增大。由于上述各种原因,通过多孔体的扩散通量总小于自由空间的扩散通量。考虑前述因素对扩散的影响,多孔体有效扩散系数可用下式多孔体有效扩散系数; -自由空间扩散系数; -多孔体孔隙率; -长度因子; -形状因子。对吸附剂或催化剂来说,实际上/'与/不能分开。所以可将/'和/的乘积作为一个因子来考虑,并称其为曲折因子^。曲折因子是多孔体的特性,不是扩散分子性质的表征。可以料想,当扩散分子的大小接近扩散孔道的大小时,孔道壁会对扩散产生阻滞作用。许多研究者都尝试建立多孔体扩散模型和曲折因子与某些易测定的特性参数〔如孔隙率或颗粒大小)之间的关联式,但目前出现的表达式都还不能普遍应用。在^^611^提出的模中,7^ = 2;在^"^和&!!柳"2提出的模型中//^^。多种催化剂的实测结果表明,曲折因子大多数在1. 7?7, 5之间。3.7.2微孔扩散

  当气体密度很低、孔道很小时,分子与孔壁的碰撞常比分子间的碰撞更频繁。这种情况下的扩散称为微孔扩散。碰在孔壁上的分子被瞬时吸附,然后又向不同方向逃逸(扩散反射〉。由于吸附和扩散反射占去一定时间,所以会使扩散通量降低。

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