Увеличение коэффициента массопередачи.

_{При анализе гетерогенных процессов выделяют две крайние, принципиально различные, ситуации.}

_{В первом случае скорость химической реакции при данном режиме осуществления процесса мала по сравнению со скоростью диффузионных стадий, т. е. k  D. Такой процесс протекает в кинетической области.}

_{Интенсификация гетерогенного процесса в целом может быть достигнута в этом случае при таком изменении технологического режима, которое приведет к интенсификации химической стадии. Лимитирующей стадией в этом случае является скорость взаимодействия молекул. Методы интенсификации: увеличение концентрации, температуры, давления, применение катализатора.}

_{Уравнение реакции подчиняется уравнению Аррениуса.}

_{Другая ситуация характеризуется тем, что скорость химической реакции велика и превышает скорость диффузионных стадий, т. е. k  D. Тогда для увеличения производительности и интенсификации процесса нужно стремиться к устранению тормозящего влияния диффузионных стадий. Такой процесс протекает в диффузионной области.}

_{а) Влияние температуры.}

_{Диффузия зависит от температуры и по аналогии с правилом Вант-Гоффа}

_{где — температурный коэффициент диффузии, показывающий во сколько раз увеличится скорость диффузии при увеличении температуры на 100. Обычно изменяется в процессах D = 1,14 – 1,3.}

_{Для газовых систем (Г-Г)}

_{где В – const, Р – давление}

_{Для систем Г-Ж}

_{ – коэффициент динамической везкости, А – const}

_{DГ/Г превышает DГ/Ж в 10000 раз. С повышением температуры коэффициент массопередачи увеличивается как в кинетической, так и в диффузионной стадии (но незначительно!)}

_{б) Влияние турбулизации системы.}

_{Перемешивание (турбулизация) увеличивает коэффициент массопередачи (или константу скорости реакции), вследствие замены молекулярной диффузии конвективной, т.е. снижения диффузионных сопротивлений, препятствующих взаимодействию компонентов. Следовательно, усиление перемешивания взаимодействующих веществ целесообразно применять для процессов, идущих в диффузионной области, до тех пор, пока общая константа скорости процесса К не перестанет зависеть от коэффициента диффузии D, т.е. вплоть до перехода процесса из диффузионной области в кинетическую.}

_{Закономерности диффузионных процессов описываются законами Фика.}

_{Для молекулярной диффузии:}

_{«—» показывает, что диффузия происходит в направлении уменьшения концентрации исходного компонента.}

_{градиент концентрации диффундирующего вещества;}

_{dz – толщина слоя, через который проходит диффузионный поток;}

_{D – коэффициент молекулярной диффузии, зависящий от природы среды .}

_{Для турбулентной диффузии:}

_{d — коэффициент турбулентной диффузии, который не зависит от свойств диффундируемого вещества, а зависит от скорости потока и изменяется пропорционально числу Рейнольдса d  Re}

_{d – показывает, какая часть массы вещества передается с помощью турбулентной диффузии через единицу поверхности в единицу времени при градиенте концентрации, равной 1.}

_{d  D г/г в 100 раз, d Dг/ж в 105 раз}

_{Интенсивное перемешивание (и турбулизация!) ведет к увеличению коэффициента массопередачи за счет перевода (замены) медленной молекулярной диффузии в турбулентную диффузию. При перемешивании уменьшается диффузионное сопротивление.}

_{Перемешивание увеличивает также поверхность контакта фаз.}