Массоотдача поверхностного натяжения

В. Г. Левич получил количественные соотношения, связывающие толщину диффузионного подслоя и коэффициент массоотдачи в жидкой фазе с гидродинамическими характеристиками и физическими свойствами жидкостей, применительно к системам жидкость—твердая стенка и жидкость—газ. При этом в последнем случае причиной затухания пульсаций у свободной поверхности считается наличие поверхностного натяжения. [c.101]

В общем случае коэффициенты массоотдачи являются функцией двух групп факторов. Во-первых, они зависят от факторов, определяющих диффузионный перенос вещества к границе раздела фаз, и, во-вторых, от гидродинамического состояния межфазной поверхности. Очевидно, гидродинамические факторы будут оказывать влияние, аналогичное влиянию в бинарных системах, однако в многокомпонентных смесях диффузия имеет ряд специфических особенностей [64—661. Правда, в работах [67, 681 обращается внимание на различие в оценке глубины проницания (толщины пленки) по теории проницания для бинарной и многокомпонентной систем. В последнем случае речь идет уже о матрице глубин проницания, физический смысл которой в общем случае (при наличии перекрестных эффектов в матрице коэффициентов диффузии) не интерпретируется. Отмечено также [681, что КПД зависит от поверхностного натяжения компонентов. [c.345]

С увеличением скорости барботирующего газа, которая в уравнении (111.28) характеризуется критерием Не (вязкость, плотность и поверхностное натяжение жидкости были постоянными), скорость роста коэффициента массоотдачи снижается. Поэтому при обработке опытных данных было выделено два режима барботажа, разграниченных критерием Не = 100 (г ,. = 0,05 м/с). Соответственно в уравнении (111.28) принято п = 1,25 при Не 100 [c.72]

Влияние поверхностного натяжения. Прежде некоторые исследователи полагали, что поверхностное натяжение влияет на коэффициент массоотдачи в жидкой фазе. Это мнение основывалось на опытах, в которых поверхностное натяжение уменьшали добавкой поверхностно-активных веществ (ПАВ). [c.119]

По мнению М. В. Островского [114], на поверхности раздела фаз существуют участки с равновесным и неравновесным поверхностным натяжением , а разность между последними является движущей силой, поддерживающей существование конвективных ячеек. Положение о существовании участков поверхности, где отсутствует равновесие между фазами, весьма спорно. Возможно, для некоторых физико-химических систем поверхностное сопротивление играет определенную роль. Анализ предложенного им метода определения поверхностной концентрации показал, что исходные положения метода не правильны, в результате чего получен противоречащий опытным данным результат соотношение коэффициентов массоотдачи для каждой из фаз определяется только соотношением объемов фаз и никоим образом не зависит от гидродинамических условий. Причина ошибки заключается в следующем. При рассмотрении нестационарного процесса массопередачи не учитывается, что скорость изменения концентрации в пограничном слое намного больше скорости изменения концентрации в объеме. [c.96]

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что в жидкой фазе линейный размер конвективных ячеек (глубина проникновения поверхностной конвекции) соизмерим с толщиной диффузионного пограничного слоя, а масштаб скорости ячеек соизмерим с коэффициентом массоотдачи в газовой фазе интенсивность поверхностной конвекции недостаточна, чтобы оказать заметное влияние на скорость массоотдачи. Величина Ор определена из расчета. Расчет не учитывает интенсивную гиббсовскую адсорбцию [29], наблюдаемую в растворах сильных ПАВ, и прочие поверхностные эффекты, т. е. основан на использовании величины статического, а не фактического (динамического) поверхностного натяжения. Вероятно, этим объясняется расхождение экспериментальных и теоретических критических значений чисел Марангони. [c.98]

Рис. 4.4. Установка для одновременного измерения скорости хемосорбции, скорости физической массоотдачи и динамического поверхностного натяжения в горизонтальной осциллирующей струе хемосорбента

В опытах И. А. Гильденблата с сотр. [167, 170, 171] зафиксировано снижение Рж при добавлении в жидкость растворимых ПАВ. Уменьшение интенсивности массоотдачи происходит до определенной предельной концентрации. При этом в турбулентном режиме течения жидкости изменяется характер зависимости Рж от Оа. Показатель степени при Оа увеличивается от 0,5 до 0,62—0,64, что связывается с изменением закона затухания турбулентных пульсаций около свободной поверхности в присутствии ПАВ найденный показатель степени характерен для границы раздела твердая стенка — жидкость. Эти же опыты показали заметную зависимость Рж от величины поверхностного натяжения так, в турбулентном режиме Возмож- [c.124]

Влияние поверхностного натяжения. В соответствии с рассмотренными выше моделями механизма переноса вещества при ламинарном движении жидкости следует ожидать отсутствие влияния поверхностного натяжения на массоотдачу в то же время, поскольку поверхностное натяжение вызывает затухание турбулентных пульсаций вблизи свободной поверхности жидкости (с. 81), можно ожидать его влияния при турбулентном движении, причем р должен повышаться при уменьшении а. [c.101]

Влияние различных факторов (плотностей, вязкостей, коэффициентов диффузии, поверхностного натяжения, температуры, давления, концентраций, направления массопередачи) на коэффициенты массоотдачи и массопередачи в системах газ — жидкость обсуждается в [42]. [c.351]

В ряде случаев влияния поверхностного сопротивления можно избежать. При некоторых условиях вблизи границы раздела фаз в жидкостях возможно самопроизвольное возникновение конвективных потоков, приводящее к значительному повыщению коэффициентов массоотдачи (от 3 до 10 раз). Это объясняется появлением на межфазной границе локальных градиентов поверхностного натяжения, зависящего от температуры или концентрации переносимого вещества. Такое явление (поверхностная или межфазная турбулентность), называемое также эффектом Марангони, обусловлено потерей системой гидродинамической устойчивости. Межфазная поверхность стремится перейти к состоянию с минимумом поверхностной энергии, в результате чего расширяется область с низким коэффициентом поверхностного натяжения а. Заметим, что межфазные поверхности могут терять свою устойчивость только, если при протекании массообменных или тепловых процессов происходит локальное изменение коэффициента поверхностного натяжения а так, что он убывает с ростом температуры или концентрации. В противоположном случае (или, например, противоположном направлении переноса) межфазная неустойчивость, как правило, не возникает. Этот факт подтверждают экспериментальные и теоретические исследования скоростей абсорбции и десорбции слаборастворимых газов водой [43]. [c.352]

В [1, 71] механизм массопереноса в турбулентной пленке жидкости при наличии газового потока или градиента поверхностного натяжения исследован на основе рещения уравнений переноса количества движения и массы с учетом входных эффектов и при условии, что турбулентный перенос изменяется по длине пленки жидкости, причем искомой величиной была поверхность пленки жидкости Общее выражение для коэффициента массоотдачи [c.429]

К сожалению, закон затухания турбулентных пульсаций у свободной границы двух несмешивающихся жидкостей и влияние на него межфазного натяжения и других физико-химических характеристик системы неизвестны [33]. В связи с этим все предложенные для описания массопередачи уравнения [3] носят эмпирический или полуэмпирический характер. С помощью этих уравнений могут быть найдены коэффициенты массоотдачи. Переход к коэффициентам массопередачи можно провести с использованием правила аддитивности фазовых сопротивлений. При этом необходимо учитывать, что обсуждаемые эмпирические уравнения получены на модельных системах в идеализированных условиях, т. е. в отсутствие ряда явлений, с которыми нередко приходится сталкиваться в конкретных условиях при исследовании кинетики. Среди таких явлений следует особо отметить самопроизвольную поверхностную конвекцию [58], возникающую вследствие различий межфазного натяжения на разных участках границы раздела фаз, и поверхностную ассоциацию, приводящую к образованию конденсированных межфазных пленок разнообразной природы [61—65]. Первое явление вызывает ускорение массопередачи и уменьшение зависимости чисел 5Н от чисел Не. Второе, наоборот, приводит к замедлению переноса вследствие ухудшения условий перемешивания у границы раздела и к затруднениям при переходе молекул через блокированную границу. [c.163]

Гильденблат И. А,, Родионов А. И., Демченко Б. И., ДАН СССР. 198. 1389 (1971). О влиянии поверхностного натяжения на интенсивность массоотдачи в турбулентных потоках жидкостей, взаимодействукйцих с газами на свободной поверхности. [c.269]

В г 1 а п Р. L. Т., V i V i а п J. Е., М а у г S. R., Ind. Eng. hem., Fund., 10, 75 (1971). Возникновение конвекции при десорбции из воды понижающих поверхностное натяжение растворенных веществ (и исследование влияния этой конвекции на массоотдачу в жидкой и газовой фазе и поверхность их контакта). [c.279]

Увеличение Рж и Рж (иногда в неск. раз) может происходить под влиянием поверхностной конвекции, вызываемой локальными градиентами поверхностного натяжения, к-рые возникают в ряде случаев в результате массоотдачи, особенно при одноврем. протекании р-ций (напр., при А. СО2 водными р-рами моноэтаиоламииа). Это необходимо учитывать при подборе новых хемосорбентов. Значение я, если р-ция приводит к возникновению поверхностной конвекции, следует определять на основе коэф. массоотдачи при физ. А., найденного в условиях воздействия на процесс конвективных микропотоков вблизи границы раздела фаз. [c.17]

Поверхиостиое иатяжеиие не влияет на коэффициент массоотдачи Рж в условиях ламинарного течения жидкости. При турбулентном течении р обратно пропорционален поверхностному натяжению в степени около Vз [21]. 11ри добавлении поверхностноактивных веществ могут наблюдаться локальные изменения поверхностного натяжения и, как следствие, поверхностная конвекция и увеличение скорости массопередачи. Изменение величины а в направлении движения жидкости также способствует образованию конвективных токов вблизи поверхности [22]. В ряде случаев, наоборот, при добавлении ПАВ изменяется структура поверхностного слоя таким образом, что коэффициент массоотдачи р уменьшается. [c.55]

Одной из причин возникновения конвективных токов являются продольные градиенты поверхностного натяжения, а также градиенты плотности, появляющиеся при протекании хемосорбции. Явление поверхностной конвекции было обнаружено (20, 22, 37—39] при поглощении СОа водными растворами МЭА, ДЭА и др. Поверхностная конвекция наблюдается в пленочных и насадочных аппаратах [20], в ламинарных струях жидкости [42] в барботажных аппаратах ее влияние на массопередачу сравнительно невелико. Из сказанного выше следует, что коэффициент физической массоотдачи Рж должен быть определен при протекании хемосорбционного процесса, т. е. в идентичных гидродинамических условиях. Если объектом исследования является поглощение СО2 хемосорбентом, то величину р удобно определять по методу [36, 37], заключающемуся в десорбции N30 из раствора хемосорбеита. Поскольку коэффициенты диффузии N20 и СОз близки, то близки между собой и [c.68]

Из экспериментальных работ, посвященных изучению влияния эффекта поверхностной конвекции на скорость массопередачи без химической реакции, необходимо отметить исследования [123, 125—128]. П. Бриан с сотр. [125] в пленочной колонне из разбавленных водных растворов десорбировали в азот вещества, понижающие поверхностное натяжение (метилхло-рид, этиловый эфир, триэтиламин, ацетон). Интенсивность нестабильности критерия Марангони оценивали трассерным методом в качестве инертного трассера использовали для жидкой фазы пропилен, для газовой фазы — воду. Результаты работы свидетельствуют о том, что по достижении критического значения числа Марангони коэффициент массоотдачи в жидкой фазе увеличивается, причем максимальное увеличение составляет 3,6 (по сравнению с десорбцией пропилена из воды). Это косвенно свидетельствует о существовании поверхностной конвекции в жидкой фазе. В газовой фазе коэффициент массоотдачи оставался постоянным. [c.98]

Рис. 4.14. Зависимость ускорения физической массоотдачи (десорбция ЫгО из растворов хемосорбеитов) % от продольного градиента поверхностного натяжения йа/йх [точки—результаты опытов, кривая—расчет по уравнению (4.17)

Зависимость (4.17) устанавливает связь между ускорением физической массопередачи и продольным градиентом поверхностного натяжения, но не позволяет выявить влияние других определяющих параметров на скорость процессов переноса. Такую задачу в форме обобщения опытных данных по массоотдаче в жидкой фазе пленочных колонн в условиях развитой поверхностной конвекции решили Ю. В. Аксельрод и В. В. Дильман [c.124]

Такой характер изменения концентраций объясняется тормозящим действием сил трения между фазами и сил поверхностного натяжения на границе жидкой фазы. Действием этих сил обусловлено сходство между изменением концентрации распределяемого вещества при массоотдаче и изменением температур у твердой стенки в процессе теплоотдачи. [c.417]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология