плівкова модель

Плівкова модель ґрунтується на припущенні про те, що у поверхні рідини, що межує з газом, є нерухома плівка (дифузний шар) товщиною d. В межах цієї плівки перенесення газоподібного реагенту здійснюється виключно за рахунок молекулярної дифузії при повній відсутності конвективного переносу. Приймається, що склад основної маси рідини за межами плівки однорідний за рахунок перемішування, а зміна концентрації розчиняється реагенту від величини саг (постійна концентрація в газовій фазі) до саж (концентрація в основній масі рідини) відбувається всередині плівки.

Газ Рідина саг

Малюнок 47. Схематичне зображення плівковою моделі (а) і профіль зміни концентрації розчиняється компонента А (б).

При відсутності хімічної реакції між розчиняється компонентом А і розчинником профіль концентрації компонента А буде лінійним. Массоотдачи від газу до рідини через прикордонну плівку описується законом Фіка для молекулярної дифузії. У стаціонарному режимі потік через поверхню буде постійним, отже, при сталості коефіцієнта молекулярної дифузії

де D- коефіцієнт молекулярної дифузії; bЖ - коефіцієнт массоотдачи в дифузійної плівці,

При хімічній реакції між розчиняється реагентом А і речовиною В, що знаходяться в рідкій фазі,

зменшення концентрації реагенту А в прикордонній плівці відбувається не тільки внаслідок дифузійних процесів, а й у зв'язку з витрачанням його на реакцію. Профіль концентрації в прикордонному шарі внаслідок цього викривляється. Це призводить до збільшення градієнта концентрації біля кордону розділу фаз. В результаті відбудеться збільшення швидкості перенесення речовини з газової фази в рідку, що є характерною рисою газорідинних реакцій.

Формально, в рамках плівковою моделі вводять коефіцієнт прискорення абсорбції під впливом хімічної реакції. Криволінійний профілі концентрації реагенту А всередині прикордонної плівки при наявності реакції можна умовно зобразити ламаною лінією.

Малюнок 48. Апроксимація нелінійного концентраційного профілю при наявності хімічної реакції: 1 - реальний (нелінійний); 2 - наближене зображення.

Відповідно до цього наближенням зміна концентрації реагенту відбувається в плівці, що має товщину d. Зменшення товщини плівки призведе до зростання коефіцієнта массотдачі

де b. Ж - коефіцієнт массотдачі при наявність хімічної реакції; e - коефіцієнт прискорення абсорбції при наявність хімічної реакції, що показує, у скільки разів збільшується швидкість абсорбції при наявність хімічної реакції в рідкій фазі

З урахуванням рівняння (181) рівняння (173) приймає вид

В рамках двупленочной моделі вважають, що прикордонний дифузний шар, що примикає до кордону розділу фаз, є не тільки з боку рідкої фази, але і з боку газової фази.

Плівкові моделі газорідинних реакцій лише наближено описують гетерогенний процес Г - Ж. Насправді, зміна концентрації розчиняється реагенту відбувається не тільки всередині дуже тонкої плівки однакової товщини, але і в основній масі потоку. Однак, як показала практика, кількісні результати на основі плівкової моделі, як правило, мало відрізняються від результатів отриманих з використанням більш складних моделей.

Схожі статті