Wyznaczanie współczynników dyfuzji za pomocą modeli hydrodynamicznych w ciekłych układach jedno- i dwuskładnikowych

Sęk, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wyznaczanie współczynników dyfuzji za pomocą modeli hydrodynamicznych w ciekłych układach jedno- i dwuskładnikowych

Autorzy

Sęk J.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Determination of diffusion coefficients in liquid single- and two-component systems by hydrodynamic models

Języki publikacji

Abstrakty

Prezentowana praca zawiera rezultaty badań, których wyniki posłużyły do opracowania dwóch własnych modeli pozwalających wyznaczać z dużą dokładnością wartości współczynników dyfuzji w cieczach. Pierwszy z nich powstał jako rezultat zastosowania teorii przepływu przez warstwy ziarniste do opisu oporów ruchu dyfundujących molekuł. Drugi uzyskano poprzez analizę wymiarową wpływu wybranych zmiennych na przebieg procesu dyfuzji. W rozważaniach nad tymi zagadnieniami wykorzystano pojęcie objętości swobodnej w płynach, jak również wprowadzono własną koncepcję wymiaru liniowego charakteryzującego opory procesów dyfuzji. Cechą szczególną tych modeli jest to, że przy tych samych założeniach teoretycznych umożliwiają one wyznaczanie współczynników dyfuzji zarówno dla przypadków samodyfuzji, jak i dyfuzji dwuskładnikowej w układach rozcieńczonych i stężonych. W pracy zaproponowano również dwie oryginalne zależności umożliwiające wyznaczanie współczynników dyfuzji w cieczach, a wynikające z bezpośredniej modyfikacji równań dostępnych w literaturze przedmiotu. Pozwalają one na obliczanie wartości tego parametru z dokładnością nie mniejszą niż inne już istniejące wzory.

This paper presents results of studies that allowed to propose two models which made it possible to predict precisely the values of diffusion coefficients in liquids. The first one was based on the application of the theory of flow through gralular beds in the description of resistance to motion of diffusing molecules. The other one was obtained while making a dimensional analysis of the effect of selected variables on the diffusion process. In the considerations the notion of free liquid volume was used and a concept of linear dimension characterising diffusion resistance was proposed. A characteristic feature of these equations is that at the same theoretical assumptions they enable the determination of diffusion coefficients for both self-diffusion and binary diffusion in diluted and concentrated systems. Two original relations that resulted directly from the modification of equations available in literature also were proposed. They are used to calculate diffusion coefficients with the accuracy which is no less than in the case of the already existing formulae.

Słowa kluczowe

współczynnik dyfuzji model hydrodynamiczny dyfuzja w cieczach układ jedno i dwuskładnikowy

diffusion coefficient hydrodynamic model diffusion in liquids single and two component system

Wydawca

Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej

Czasopismo

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

Rocznik

2004

Tom

Z. 338

Strony

3--133

Opis fizyczny

Bibliogr. 36 poz.

Twórcy

autor

Sęk J.

Katedra Inżynieii Chemicznej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechnika Łódzka

Bibliografia

[1] Serwiński M.: Zasady inżynierii chemicznej i procesowej, WNT, Warszawa 1982.
[2] Kembłowski Z., Michałowski St., Strumiłło Cz., Zarzycki R.: Podstawy teoretyczne inżynierii chemicznej i procesowej, WNT, Warszawa 1985.
[3] Pohorecki R., Wroński St.: Kinetyka i termodynamika procesów inżynierii chemicznej, WNT, Warszawa 1977.
[4] Bretsznajder St.: Własności cieczy i gazów, WNT, Warszawa 1962.
[5] Bird R. B., Stewart W. E., Lightfoot E. N.: Transport phenomena, Wiley Int., New York 2002.
[6] Reid R. C., Prausnitz J. M., Poling В. E.: The properties of gases and liquids, McGraw Hill, New York 1989.
[7] Zarzycki R., Chacuk A., Starzak M.: Absorpcja i absorbery, WNT, Warszawa 1995.
[8] Cussler E. R.: Multicomponent diffusion, Elsevier, Amsterdam 1976.
[9] Taylor R., Krishna R.: Multicomponent Mass Transfer, Wiley Int., New York 1993.
[10] Hirschfelder J. O., Curtiss C. F., Bird R. B.: Molecular theory of gases and liquids, J. Wiley, New York 1966.
[11] Tyrell H. J. V., Harris K. R.: Diffusion in liquids, Butterworths, London 1984.
[12] Kincaid J. F., Eyring H., Stearn A.,E.: The theory of absolute reaction rates and its application to viscosity and diffusion in the liquid state, Chem. Revs. 28,301, 1941.
[13] Rutten Ph. W. M.: Diffusion in liquids, Praca doktorska, Delft 1992.
[14] Atkins P. W.: Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 2001.
[15] Lamb H.: Hydrodynamics, Camb. Univ. Press, London 1953.
[16] Brodkey R. S.: The phenomena of fluid motion, Addison-Weseley, Londyn 1967.
[17] Bandrowski J., Merta H., Zioło J.: Sedymentacja zawiesin: zasady i projektowanie, Wydaw. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2001.
[18] Gilewicz J.: Emulsje, PWN, Warszawa 1957.
[19] Khan A. R., Richardson J. F.: Pressure gradient and friction factor for sedimentation and fluidization of uniform spheres in liquids, Chem. Eng. Sei. 45, 255, 1990.
[20] Sęk J.: Modelowanie procesu śmietankowania emulsji, Inż. Chem. i Proc., 25, 1595, 2004.
[21] Kembłowski Z., Sęk J. P., Dziubiński M.: Flow of non-Newtonian fluids through granular media, in: Advances in transport processes, Wiley Ltd., tom V, 117, 1987.
[22] Carman P. C.: Fluid flow through granular beds, Trans. Inst. Chem. Engrs. 15, 150, 1937.
[23] Sęk J.: Self - diffusion in liquids predicted by a theory of flow through granular media, AIChE J. 42, 3333, 1996.
[24] Sęk J.: Modyfikacja hydrodynamicznej teorii dyfuzji, Mat. XVI Ogólnopolskiej Konferencji Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Muszyna 1998, tom I, 225.
[25] Lamb W. J. G., Hoffman A., Jonas J.: Self-diffusion in compressed supercritical water, J. Chem. Phys. 74, 6875, 1981.
[26] Greiner-Schmid A. S.: Self-diffusion in the compressed fluid lower alkanes, J. Chem. Phys. 94, 5643, 1991.
[27] Dullien F. A. L.: Predictive equations for self-diffusion in liquids: a different approach, AIChE J. 18, 62, 1972.
[28] Li J. C. ML, Chang P.: Self-diffusion coefficient and viscosity in liquids, J. Chem. Phys. 23,518, 1955.
[29] Dullien F. A. L.: New relationship between viscosity and the diffusion coefficients based on Lamm’s theory of diffusion, Trans. Faraday Soc., 59, 856, 1963.
[30] Buehler R, J., Wentorf R. H., Hirschfelder J.O., Curtiss C. F.: The free volume for rigid sphere molecules, J. Chem. Phys. 19, 61, 1951.
[31] MacDonald M. J, Chu Ch. F., Guiloit P.P., Ng K. M..: A generalized Blake-Kozeny equation for multisized spherical particles, AIChE J. 37, 1583,1991.
[32] Wylie M. R. J., Gregory K. R.: Fluid flow through unconsolidated porous aggregates, Ind. Eng. Chem. 47, 1379, 1955.
[33] Kyan C. P., Wasan D. T., Kintner R. C.: Flow of single phase fluids through fibrous beds, Ind. Eng. Chem. Fund. 9, 596, 1970.
[34] Wilke C. R., Chang P Correlation of diffusion coefficients in dilute solutions, AIChE J. 1, 264, 1955.
[35] Kubaczka A., Bandrowski J.: Przewidywanie współczynników dyfuzji w ciekłych układach wieloskładnikowych, Inż. Chem. i Proc. 2, 107, 1981.
[36] Bandrowski J., Kubaczka A.: On the prediction of diffusivities in multicomponent liquid systems, Chem. Eng. Sei. 37, 1309, 1982

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-LOD6-0022-0011