Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Беккер Е. -> "Обогащение урана" -> 36

Обогащение урана - Беккер Е.

Беккер Е. Обогащение урана — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): obogoshenieurna1983.djvu
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 136 >> Следующая

В обратном случае высоких коэффициентов заполнения поверхности адсорбированные молекулы ведут себя как пленочный слой, скользящий по поверхности под действием градиента двумерного давления, связанного с градиентом давления поперек пористого фильтра. В работе Джиллиленда и др. [3.137] было показано, что в этом случае поверхностная проницаемость пористого фильтра определяется уравнением
где (7—дается формулой (3.80), a S0—формулой (3.13); iV означает двумерный коэффициент вязкости; ? — коэффициент извилистости. Такой поверхностный поток не приводит к разделению.
б. Процесс перескока в поверхностной диффузии был рассмотрен Хигаши и др. [3.138] в теории разделения бинарной смеси с учетом поверхностной диффузии и газофазного кнудсеновского потока через длинный капилляр. Полная плотность потока i-го компонента (г' = 1, 2) дается равенством
Ji = Jki + J= [2avi!(3RT)}(dPldz)—(2;a)Ds(doldz), (3.85)
где Ds — возрастающая функция коэффициента заполнения 0.,, определенного формулой (3.81):
Ds= [1/(1-9,)] Ао; D,0 = (Z.2/4T)vE0exp[-?/(/?7’)]. (3.86)
Значение Ds0 в (3.86) получено из соотношения Эйнштейна для броуновского движения [3.47]; L — расстояние между соседними местами локализации сорбируемых молекул; время жизни % определено Хиллом [3.133]; Ёо — число ближайших мест локализации; v — колебательная частота связи, удерживающей молекулу в месте локализации. Множитель 1/(1—0,ч) получается из-за выбранного здесь вида процесса перескока (молекула может совершать прыжок в любое место, свободное или занятое; если место локализации занято, молекула претерпевает изотропное рассеяние и продолжает совершать прыжки, пока не найдет свободного места) в отличие от процесса Хилла (молекула может совершать прыжки только па свободные места). При выводе формул (3.86) предполагалось отсутствие заметной многослойной адсорбции. Плотность поверхностного потока оказывается обратно пропорциональной радиусу, тогда как плотность газофазного
(3.84)
молекулярного потока прямо пропорциональна радиусу; относительная роль поверхностного потока возрастает с уменьшением радиуса пор.
Уравнение разделения (3.9) после подстановки потоков /t и ]2, определенных равенством (3.85), приводит к очень сложному выражению для разделительной эффективности. В предельном случае Р/->-0, Ph = 0 получается
Q _ 1 4 Р (^50 1 )/(®0 1 )
1 + Р
8=3 RT ^ (с,/>-!)„
а* vз
где v21 а0, а, ( >v, от, Ps, с0 и Ds0 даются формулами (3.2), (3.4), (3.16), (3.21), (3.80) — (3.82), (3.86), а идеальный коэффициент разделения при поверхностной диффузии имеет вид:
а,0 = Ds1/Ds2 = УЩМХ exp \(Ei—E^RT\ ~ УЖЩЪ (3.88)
поскольку колебательная частота v, соответствующая энергии связи молекулы с местом локализации, пропорциональна М~Х12. Таким образом, при достаточно малом заполнении поверхности, когда многослойная адсорбция еще не наступила, роль поверхностной диффузии в разделении изотопов оказывается сравнимой с ролью молекулярного потока в газовой фазе.
Опыты с изотопными смесями подтверждают теорию Хигаши [3.138, 3.139], более того, они демонстрируют падение разделительной эффективности при увеличении заполнения поверхности [3.140] даже до возникновения неразделяющего потока [3.141J; иногда на опыте обнаруживается перемена направления разделения на обратное, обусловленная, возможно, другим процессом разделения, например дистилляцией, когда становится существенной капиллярная конденсация [3.142].
Модель Хигаши была видоизменена с целью учесть многослойную адсорбцию и скорректировать слишком быстрое возрастание Aq с 0... Янг и др. [3.143]; ввели силу притяжения между перескакивающей молекулой и занятым местом локализации, что привело к появлению второго времени жизни x' = v'exp(—E'/RT), причем время перехода между пустыми местами локализации стало отличаться от нуля. Соответственно формула (3.86) будет иметь вид:
D, = DiO[l-95 + 0,(W.)]->, (3.89
Модифицированная таким образом теория лучше согласуется с опытами Хигаши. К аналогичным выводам приводят и многие другие варианты теории, предложенные для объяснения процесса перескока [3.143]; в частности, было предложено ввести в ядро интегрального уравнения Клаузинга (3.33) поправки, учитывающие поверхностную диффузию [3.144].
Теперь мы распространим это сравнение между кнудсеновским потоком в газе и поверхностным потоком также и на переходный
89
поток, рассмотренный в разд. 3.1.6; при увеличении заполнения поверхности характеристическое давление РС(Т) падает и оказывается меньше, чем полученное по формуле (3.66). Падение ускоряется при возникновении капиллярной конденсации в самых тонких порах и в сужениях пор вблизи обращенной в сторону высокого давления поверхности пористого фильтра, где в соответствии с формулой (3.81) происходит наибольшее заполнение.
Небольшой градиент температуры между концами закрытого капилляра создает внутри него сильное противоточное движение: поверхностный поток направляется от холодного конца к горячему, а в противоположном направлении идет молекулярный поток в газовой фазе [3.145]. Этот противоток совершенно аналогичен противотоку между поверхностной диффузией и газофазным потоком, переносящему тепло в тепловых трубках [3.146].
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 136 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed