2. Конвективная диффузия. Влияние газодинамических

(гидродинамических) факторов. Пограничный слой.

Конвективная диффузия- перенос частиц растворенного вещества вместе с потоком движущейся жидкости

При прохождении парогазовой смеси вдоль поверхности подложки, на которой протекает химическая реакция и расходуется компонент j, формируется диффузионный пограничный слой δj(х) (рис.1.7).

Если Сj(0) –концентрация компонента на поверхности подложки, моль/м³, то по мере удаления от нее (увеличения z) концентрация Сj возрастает, достигая величины Сj∞ на внешней границе диффузионного слоя (z = δ). При z ≥ δj(x) концентрация остается постоянной и равной Сj∞. С достаточной степенью точности можно считать, что в пределах диффузионного слоя величина Сj изменяется по линейному закону:

где z – расстояние по нормали от поверхности подложки. Толщина диффузионного слоя, м, при внешней гидродинамической задаче (на гидродинамическом начальном участке) зависит от расстояния x начала

набегания парогазовой смеси:

ν — коэффициент кинематической вязкости, м2/с; и∞— скорость за преде-

лами пограничного слоя, м/с.

Уравнение (1.44) справедливо при ламинарном течении парогазовой смеси. В последнем уравнении Scj – критерий Шмидта:

Sc_j = v/D_j

Где Dj - коэффициент взаимодиффузии компонента j, м2/с; v – коэффициент кинематической вязкости среды, м2/с. При стабилизированном профиле скорости и ламинарном течении среды в цилиндрическом реакторе толщина диффузионного слоя, м, рассчитывается по уравнению

где h – расстояние по нормали до противоположной стенки, м.Приближение диффузионного пограничного слоя широко используется при расчете скорости протекания гетерогенного процесса в диффузионном режиме. При этом

- равновесной концентрации, величину которой можно рассчитать через константу равновесия. Приближение диффузионного

слоя справедливо только в том случае, если δj(х) меньше расстояния до поверхности (стенки реактора), противоположной поверхности подложки, т. е. диффузионная задача – внешняя.

Билет №2

1. Классификация процессов ТМЭТ.

Тепловые процессы являются одними из основных в технологии материалов электронной техники. Движущей силой процессов переноса теплоты между телами является разность температур более нагретого и менее нагретого тел. Выделяют три способа распространения теплоты: за счет теплопроводности, теплового излучения и конвекции.

Массопередача представляет собой сложный процесс, включающий перенос вещества в пределах одной фазы через поверхность раздела фаз и в пределах другой фазы. Перенос вещества из фазы к границе раздела фаз или в обратном направлении, т.е. в пределах одной из фаз, называют массоотдачей.

Движущей силой процессов массопередачи является разность химических потенциалов распределяемого вещества, характеризующая степень отклонения системы от состояния равновесия. В простейших случаях диффундирующее в пределах фазы вещество перемещается от точки с большей к точке с меньшей концентрацией, и в расчетах движущую силу процессов массопереноса выражают приближенно через разность концентраций. В часто встречающихся реальных условиях проведения технологических процессов для определения направления массопереноса необходим учет не только разности концентраций переносимого вещества, но и градиента температур и градиента давлений, вызванных внешними силами. Предельным состоянием процесса массопередачи является достижение состояния равновесия системы.