ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Обзор работ, критикующих пленочную теорию из "Физико-химические основы жидкостной экстракции" В последние годы было опубликовано большое количество работ, в которых критиковались те или иные положения пленочной теории. [c.71] Как уже указывалось в 3-1, в ряде работ подверглось критике допущение о пропорциональности частных коэффициентов массопередачи коэффициентам молекулярной диффузии. Так, по данным Кишиневского [39, 123—125], коэффициенты массопередачи при абсорбции не зависят от природы газа, т. е. от коэффициента молекулярной диффузии. Влияние последнего, по мнению Кишиневского и Серебрянского [39], начинает сказываться лишь при очень малых числах оборотов мешалки. В соответствии с этим авторы высказали соображение о доминирующей роли турбулентной диффузии. Однако наличие зависимости величины частных коэффициентов массопередачи от коэффициентов молекулярной диффузии в настоящее время уже не вызывает сомнения [16—33, 103—106, 126, 127]. Тот факт, что различными авторами получена различная степень зависимости частных коэффициентов массопередачи от коэффициентов молекулярной диффузии в значительной мере объясняется пленочно-пенетрационной моделью, изложенной в 3-2. [c.71] Межфазной турбулентностью Кафаров [128—130] называет предложенную им схематическую качественную картину взаимодействия в системах газ — жидкость и жидкость — жидкость, согласно которой вследствие трения и образующихся при этом пар сил происходит вихреобразование и значительное увеличение поверхности контакта фаз. Однако модель Кафарова недостаточно обоснована и не подтверждена какими-либо попытками приближенного расчета или качественного эксперимента. [c.72] Наконец, понятие межфазная турбулентность объединяет ряд явлений, связанных с наблюдаемыми визуально (и при фотографировании) конвективными потоками вблизи поверхности при массопередаче, а также с эффектом Марагони (спонтанное возникновение движения на поверхности раздела, вызванное изменением межфазного натяжения вдоль поверхности). [c.72] Хотя эффект Марагони наблюдался многими исследователями, это явление может иметь место лишь в особых случаях, когда массопередача сопровождается увеличением межфазного натяжения [131, 132], при наличии достаточно большой разности вязкостей фаз [133] и локальных градиентов межфазного натяжения (что может наблюдаться лишь при очень больших скоростях массопередачи). [c.72] Обзор работ (до 1959 г.), посвященный поверхностным явлениям в процессе массопередачи, приведен в статьях Стерлинга и Скривена [134] и Дэвиса [135]. [c.72] Стерлингом и Скривеном сделана весьма интересная попытка связать эффект Марагони с гидродинамической неустойчивостью системы вблизи плоской поверхности при наличии массопереноса и градиента поверхностного натяжения. В работе получен ряд важных качественных результатов, в частности показано, что возможны системы, неустойчивые при массопередаче в одном направлении и устойчивые в противоположном. [c.72] Согласно мнению авторов, предложенная ими модель основана на слишком грубых упрощениях и допускает лишь качественную экспериментальную проверку. Ограниченность применения теории обусловлена также ее линейным приближением, что, как известно, не дает возможности судить о поведении системы в области неустойчивости. [c.72] Что касается возникновения конвективных токов и увеличения вследствие этого коэффициента массопередачи, то последнее может быть совершенно не связанным с гидродинамической неустойчивостью. Так, значительное повышение скорости экстракции толуола из диэтиленгликоля н-гептаиом, наблюдаемое в работах [48, 145], может быть объяснено естественной конвекцией [48]. [c.73] В заключение следует отметить, что явления, объединенные понятием поверхностная турбулентность , объясняют зависимость общего коэффициента массопередачи от концентрации, градиента поверхностного натяжения и направления массопереноса, но не противоречат формуле аддитивности. Работы, в которых наблюдалось отклонение от формулы аддитивности, объясняемое поверхностной турбулентностью, основаны на методических ошибках при определении частных коэффициентов массопередачи (см. ниже). [c.73] Выше (в 3-1) при рассмотрении основных допущений пленочной теории указывалось, что особо резкой критике второе допущение пленочной теории — аддитивность фазовых сопротивлений— подвергалось сторонниками теории поверхностного сопротивления . [c.73] Основу теории поверхностного сопротивления составляет предположение о наличии сопротивления переносу вещества через границу раздела фаз — поверхностного сопротивления. В настоящее время отсутствует единая теория поверхностного сопротивления. Существует по крайней мере три основных направления теории, каждое из которых имеет ряд модификаций. [c.73] Сопоставление расчетных и экспериментальных величин Аа и Ао дало хорошее совпадение. [c.74] В общем теория Тержесена не вызывает особых возражений, хотя экспериментальные данные некоторых авторов о наличии минимума зависимости скорости массопередачи от концентрации ПАВ [159] не согласуются с этой теорией. Отметим также, что теория Тержесена не противоречит формуле аддитивности. Уменьшение скорости массопередачи при введении ПАВ проис.ходит из-за уменьшения величины свободной поверхности и частных коэффициентов массопередачи, а не из-за поверхностных процессов, идущих с конечной скоростью. [c.74] Принципиально иная концепция поверхностного сопротивления была выдвинута Праттом. [c.74] Таким образом, к пленочным сопротивлениям добавилось сопротивление, вызванное наличием реакции на поверхности раздела фаз —поверхностное сопротивление. Выводы Пратта использовали для трактования своих экспериментальных данных Льюис [42], Кишиневский с сотрудниками [161 —167], Гончаренко и Гот-линский [168] и др. Необходимо отметить, что теория Пратта отрицает наличие равновесия на поверхности раздела фаз так же как и химическое равновесие на межфазной границе при медленных реакциях. [c.75] Введение в уравнение (3.88) движущей силы с помощью уравнения М =Ко(х—X ) имеет в общем случае формальный характер. В данном случае, так же как и для случая переменного коэффициента распределения (см. предыдущий параграф), общий коэффициент массопередачи не является величиной постоянной и зависит от концентраций х и у. [c.76] Условие (3.98) выполняется при малом отклонении системы от положения равновесия или в том случае, когда сопротивление во второй фазе много больше сопротивления в первой фазе. [c.77] Как указывалось в 3-3, общий коэффициент массопередачи, определяемый уравнением М =кх х—х ), зависит от л и у при больших скоростях процессов для систем с переменным 1р. Поэтому зависимость общего коэффициента массопередачи от концентраций не является обязательным следствием наличия поверхностных реакций, идущих с конечной скоростью. [c.78] Вернуться к основной статье