Зависимость растворимости в воде (мг/л) ряда газов от температуры

Из приведенных в таблице 21 данных легко видеть, что растворимость газов понижается с ростом температуры. Кроме того, она существенно зависит от взаимодействия вещества с растворителем. Если бы подобное взаимодействие вообще отсутствовало, то газ, в принципе, представлял собой нерастворимое вещество. Чем выше подобное взаимодействие, тем больше растворимость газа. Из этих соображений следует, что кислород более сильно взаимодействует с водой, чем N₂ (таблица 21). И очень велико взаимодействие с Н₂О сероводорода, что обусловлено протеканием реакций:

Н₂S + Н₂О ® Н₂S_сольв ⇄ Н⁺ + НS^- ⇄ 2 Н⁺ + S^2-

На различии растворимости газов основана очистка газовых смесей. Так, например, при борбатаже воздуха с большой концентрацией Н₂S через воду, сероводород будет извлекаться из него, тогда как О₂ и N₂ и другие его плохо растворимые компоненты – остаются в газовой фазе. Подобным образом можно очищать воздух от SO₂, SO₃ и др. газов, энергично взаимодействующих с водой, либо водными растворами соответствующих веществ.

В процессах работы с отходами важное значение имеет распределение третьего вещества между двумя соприкасающимися (сосуществующими), но несмешивающимися фазами. Знание абсолютных значений коэффициентов распределения Нернста важно для оценки возможной полноты экстракции полютантов – отходов из технологических растворов, если загрязнители реагируют в реакторах не полностью или образуются в неводных системах. Коэффициенты распределения определяют максимально возможные количества вредных веществ в сточных водах, если последние образуются в результате контакта водной и неводной технологических сред.

Однако, следует помнить, что эти коэффициенты характеризуют равновесные ситуации. Если же равновесие не достигается, то соотношения могут быть существенно иными. Время достижения равновесия в подобных условиях определяется скоростью массопереноса и многочисленными факторами, на него влияющими.

В условиях равновесия химические потенциалы третьего вещества в несмешивающихся фазах (1) и (2) имеют вид

m₁ = m + RTlnC₁

m₂ = m + RTlnC₂

и равны между собой. Для простоты картины здесь не учитываются коэффициенты активности распределяющегося вещества в различных фазах, но качественно картина передается достаточно строго. Нижние индексы в последних уравнениях соответствуют номерам фаз. В условиях равновесия действительно равенство

m + RTlnC₁ = m + RTlnC₂.

Откуда

= lnC₂ – lnC₁.

В изотермических процессах (Т = const)

= ln const.

Тогда

lnC₂ – lnC₁ = ln g

и

g = С₂/С₁.

НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

С учетом самой общей классификации характер движения жидкости можно разделить на два типа:

1. Ламинарное, когда перемещение жидкой гомогенной фазы происходит параллельными несмешивающимися слоями.

2. Турбулентное, в которое переходит ламинарное течение при уменьшении вязкости жидкости, увеличении ее скорости или сечения потока.

Режим движения жидкости можно установить по значению безразмерного коэффициента Рейнольдса (Re)

Re = ,

где v – скорость течения, м/с; d – диаметр трубы, м; r - плотность жидкости,
кг × м²/м⁴; m - динамическая вязкость, кг × с/м². При значении Re < 2320 течение носит ламинарный характере, в случае Re > 2320 оно становится турбулентным.

Состояние движения, при котором ламинарный поток турбулизуется, называется критическим. Re – основная величина, определяющая характер движения жидкости. При постоянстве d, r и m можно оценить критическую скорость потока жидкости, определяющую переход от ламинарного движения к турбулентному

v_крит = .

Вообще говоря, турбулентное движение устойчиво при Re ³ 10⁴, в интервале 2320 < Re < 10000 оно неустойчиво и оба вида течения проявляются совместно, легко переходя один в другой.

В рассматриваемых условиях при некруговом сечении труб, пор, каналов иной природы их диаметр выражают через гидравлический радиус, представляющий собой отношение

r_г = S_п/П,

где S_п – сечение потока, П – смоченный периметр. Для круглого сечения

r_г = , т. е. r_г = .

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: