Химические реакции при поверхностной турбулентности

Описанные выше опыты относятся, как правило, к неподвижным хемосорбентам. Исключение составляет работа [140], однако диапазон изменения числа Re и параметров 7 и М незначителен. В связи с этим особый интерес представляют экспериментальные данные [7, 8, 143], подтверждающие возможность интенсификации массообменных процессов, обусловленной поверхностной конвекцией, при интенсивном характере течения жидкости. На рис. 4.5 приведены данные, полученные в пленочной колонне длиной 1 м. Точки для Лг=0 (нижняя кривая на рис. 4.5) хорошо согласуются с экспериментальными данными [1, 28] для волнового и турбулентного режимов течения иленки. Результаты свидетельствуют о стабильности поверхности пленки при десорбции труднорастворимого газа (в данном случае в качестве трассера использована N2O) из 1 М раствора МЭА в отсутствие химической реакции. При Лр>0 наблюдается сильное увеличение , что косвенно можно объяснить возникновением поверхностной конвекции. Интенсификация десорбционного процесса, обеспечиваемая поверхностной конвекцией, значительно превышает интенсификацию, обусловленную увеличением Re, вплоть до максимально исследованного числа Рейнольдса, равного примерно 2100. [c.111]

Поверхностные явления при массопередаче связаны с различного рода нарушениями поверхности контакта фаз, с предварительной адсорбцией или хемосорбцией компонента на поверхности контакта, приводящей к изменению общего сопротивления массопередачи [74]. К поверхностным явлениям относятся межфазовая-турбулентность (гидродинамическая неустойчивость поверхности контакта фаз) и межфазовый (энергетический) барьер переходу вещества через границу раздела фаз при медленной химической реакции или наличии поверхностно-активного вещества (ПАВ) в жидкости.. [c.105]

Небольшая книга болгарских специалистов, содержащая теоретические и экспериментальные результаты исследований массопереноса в жидких пленка. В ней с единых позиций гидродинамики излагается теория пленочных течений в ламинарном и турбулентном режимах, обсуждаются массообмен в двухфазных средах, влияние поверхностных сил, химических реакций. Рассмотрены некоторые прикладные задачи применения пленочных течений в тепло-массообменных аппаратах. Книга специально переработана авторами для русского издания. [c.4]

Поверхностная турбулентность может быть вызвана не только появлением продольных градиентов поверхностного натяжения, обусловленных протеканием химической реакции, флуктуациями температуры, состава и появлением поверхностно-активных продуктов реакции, но и возникновением градиентов плотности жидкости. [c.20]

Поверхность раздела фаз бывает нередко очень активна в отношении переноса массы в каком-либо одном направлении, но активность ее совершенно не проявляется при диффузии растворенного вещества в противоположном направлении. Наиболее выраженную поверхностную турбулентность наблюдали при одновременном протекании с массообменом химической реакции, например, при экстракции уксусной кислоты из изобутилового спирта водой, содержащей аммиак [151 ]. Поверхностно-активные, или смачивающие агенты, которые склонны концентрироваться на границе раздела фаз, сильно снижают или даже устраняют развитие поверхностной турбулентности. Известны случаи, когда такая турбулентность приводила к увеличению скорости массообмена в несколько раз. [c.213]

Условия возникновения неустойчивости поверхности раздела фаз зависят от соотношения вязкостей фаз, коэффициентов диффузии в них, а также от величины и знака поверхностной активности da/d и направления массопередачи. При наличии гетерогенных или гомогенных химических реакций поверхность, стабильная в их отсутствие, может потерять устойчивость [42], что приводит к усилению массопереноса [44]. Даже при незначительном торможении массопереноса в объемах фаз, например при наличии интенсивного турбулентного перемешивания, за счет эффекта Марангони удается уменьшить диффузионное сопротивление массопередаче на самой межфазной границе и тем самым интенсифицировать массообмен в целом [45]. [c.353]

В следуюш,ей главе мы рассмотрим влияние массообмена, градиента давления, геометрии тела и химических реакций, отличных от реакции диссоциации, на поверхностное трение и теплопередачу в сжимаемом турбулентном пограничном слое. [c.275]

В п. 8.2 и 8.3 рассматривается только влияние переноса массы на поверхностное трение и теплопередачу химически не реагирующего сжимаемого газа в турбулентном пограничном слое. Затем мы усложняем теорию, принимая во внимание наряду с эффектами переноса массы эффекты химических реакций. В число химических реакций, рассматриваемых в теории, включаются как реакции, происходящие только между компонентами внешнего потока, так и между ними и компонентами, входящими в пограничный слой в результате передачи массы на поверхности тела, вне зависимости от механизма передачи массы. Полученные результаты будут соответствовать течению на плоской пластине при отсутствии градиента давления. [c.276]

Для иллюстрации принципиальных особенностей теоретических исследований две задачи будут рассмотрены несколько более подробно. Сначала в 3 ) будет рассмотрена задача Эммонса — задача о горении плоской поверхности топлива, имеющего заданную температуру, в потоке окислителя. Метод Шваба — Зельдовича здесь оказывается весьма удобным, поскольку рассматривается течение предварительно неперемешанных горючего и окислителя. Затем в 4 будет рассмотрена задача Марбла — Адамсона [ ] — задача о воспламенении потока предварительно перемешанной горючей смеси в зоне смешения с текущим параллельно потоком нагретого негорючего газа. Помимо других результатов, в этой задаче из уравнений пограничного слоя с химическими реакциями будет получено уравнение для определения собственного значения скорости ламинарного пламени (пункт ж 4). Будет дан также очень краткий обзор других работ, в которых рассматривается вопрос о пограничном слое с химическими реакциями, например, о пограничном слое у критической точки, о пограничном слое с абляцией и более сложными поверхностными процессами, о турбулентном пограничном слое, о стабилизации пламени плохо обтекаемыми телами и т. д. (пункт е, 3 нункт и, 4 пункт к, 4). [c.383]

В некоторых слу тх сопротивление поверхности раздела фаз становится соизмеримым по величине с сопротивлениями жидких фаз. Это может происходить вследствие изменения температуры поверхности раздела благодаря разли 1Ной теплоте растворения компонента в жидких фазах, адсорбции небольших количеств поверхностно-активных веществ, а также спонтанной межфазной турбулентности, химической реакции на поверхности раздела фаз и тд. Это дополнительное сопротивление может быть учтено в виде дополните.чьного слагаемого в формуле аддитивности (6.81). [c.305]

Наибольшее значение имеет случай крупномасштабной турбулентности. Здесь, в свою очередь, возможны два механизма ускорения горения поверхностный и объемный. Поверхностный механизм заключается в искривлении фронта пламени турбулентными пульсациями. При этом скорость горения возрастает пропорционально увеличению поверхности фронта. Однако, как заметили Щелкин и Трошин [14], такое описание процесса имеет смысл лишь в условиях, когда химическая реакция в пламени заканчивается быстрее, чем успеет произойти турбулентное смешение. Если же турбулентное смешение обгоняет химическую реакцию, то сама зона реакции размывается турбулентными пульсациями. В этом случае имеет место механизм объемного турбулентного горения, рассматривавшийся Щетинковым [15], Саммерфилдом [16] и др. Время турбулентного смешения равно отношению масштаба турбулентности I к пульсационной скорости ц. Следовательно, ускорение пламени турбулентными пульсациями должно происходить по поверхностному механизму, если выполнено условие [c.269]

Этот критерий прекрасно объясняет кажущиеся противоречия между результатами различных экспериментаторов, искавших универсалыЕый механизм ускорения горения под действием крупномасштабной турбулентности. Так, Кокушкин [17] изучал пульсации температуры в бензино-воздушном факеле. Им были обнаружены только две температуры начальная и максимальная температура горения промежуточные температуры отсутствовали. Таким образом, наблюдался чисто поверхностный механизм турбулентного ускорения пламени. Напротив, в работах Саммерфилда [16] при горении метана в воздухе была обнаружена широкая зона химической реакции. Авторы измеряли пространственное распределение промежуточного продукта — радикала СН и конечного продукта — паров воды. Измерения показали, что место, где заканчивается образование паров воды, в турбулентном пламени удалено на расстояние от 2 до 10 мм от места максимальной концентрации радикала СН, в то время как толщина фронта нормального пламени не превышает 0,5 мм. Таким образом, в этом случае эксперимент непосредственно свидетельствовал об объемном механизме турбулентного горения. Но если сравнить экспериментальные условия этих двух работ, то окажется, что в первом случае критерий поверхностного ускорения удовлетворялся, во втором — нет. [c.270]

Сформулируем вкратце основные, исходные для всего последующего, представления о строении турбулентного газового факела [Вулис, 1958, 1964 Абрамович, 1960]. Ограничимся простейшим и более изученным прямоструйным (незакрученным) движением и предположением о фронтальном (поверхностном) горении. Как показывает опыт, в напряженном газовом факеле реакции горения локализуются в узких зонах, поперечный размер которых весьма мал по сравнению с размером факела. Иными словами, туфбулент-ный газовый факел представляет собой область интенсивного перемешивания исходных и конечных компонентов, внутри которой в непосредственной близости к средней статистической поверхности максимальной температуры осуществляются химические реакции горения. [c.6]

Лапин ) рассмотрел влияние химических реакций на поверхностное трение и теплообмен в сжимаемом турбулентном пограничном слое методом, до некоторой степени подобным описанному в п. 8.3 и настоящем пункте. Влияние массообмена на коэффициент поверхностного трения рассмотрено аналогично тому, как это сделано в теории Дорренса и Дора, описанной в п. 8.3. Предполагалось, что химические реакции происходят на бесконечно тонкой реагирующей поверхности внутри пограничного слоя, так что реагирующие вещества поступают на эту поверхность в стехиометрической пропорции и одно из реагирующих веществ полностью расходуется там. Это предположение аппроксимирует предположение о химическом равновесии на реагирующей поверхности. Так как влияние химических реакций на поверхностное трение и теплообмен не зависит от положения реагирующей поверхности в первом приближении, то метод Лапина и метод, приведенный в этой книге, при Le=Pr = 1 должны давать одинаковые результаты. Лапин не приводит никаких численных результатов. [c.305]