Двухфазные границы раздела

При движении двухфазных систем проявляются те силы, которые были рассмотрены при анализе гидродинамических явлений, протекающих в однофазных потоках. Однако наличие двух фаз изменяет не только формы движения таких систем, но и их природу, так как решающее влияние оказывает взаимодействие между фазами. В этих случаях невозможно описать режимы обычными для однофазных потоков такими понятиями, как ламинарный , или турбулентный , поток. В отличие от однофазных потоков на границе раздела двухфазных потоков проявляются принципиально новые силы — силы межфазного поверхностного натяжения. Эти силы производят работу образования поверхности жидкости на границе ее раздела. Работа, затрачиваемая на образование 1 см поверхности, называется поверхностным натяжением и соответственно имеет размерность [c.135]

ДВУХФАЗНЫЕ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА [c.23]

Например, депротонирование часто происходит на границе раздела, двухфазной системы. [c.14]

В системе СИ а удобно выражать в [мДж ] или [мН м ], так как в этом случае значения о численно совпадают со значениями, измеренными в [эрг/см ] или [дин/см], использовавшимися ранее. Это облегчает сопоставление результатов новых измерений с проводившимися ранее в, течение многих десятилетий. Хотя все эти размерности равнозначны, но [мДж-м ] используют в случае двухфазных границ, а [мН м ] — для трехфазных границ, когда а действительно создает силы, направленные по нормали к линии соприкосновения трех фаз и касательные к двухфазным границам раздела у периметра их совместного контакта [ 1 ]. [c.23]

Гетерогенные модели. Если межфазные градиенты концентраций и температур становятся значимыми и влиянием их на гетерогенно-каталитический процесс в реакторе нельзя пренебречь, то уравнения материальных и тепловых балансов должны быть записаны для каждой из рассматриваемых фаз. Математические модели при таком подходе к многофазным системам образуют группу гетерогенных моделей. Причем в зависимости от учета всех процессов переноса (на границах раздела фаз газ-жидкость, жидкость—твердое, в порах катализатора) или только их части модели могут быть двухфазными или трехфазными. [c.236]

Величина е равна производной от а по потенциалу границы раздела, а вторая производная от а по потенциалу равна электрической емкости двойного слоя зарядов на двухфазной границе раздела [18]. Это обстоятельство может быть использовано и используется для расчета значений а на твердых поверхностях по результатам электрических измерений [18, 20]. Дело в том, что по величине а и ее зависимости от концентрации поверхностно-активного вещества (ПАВ) в растворе можно рассчитать величину адсорбции молекул ПАВ на исследуемой границе раздела, а по зависимости этой адсорбции от потенциала — ориентировку молекул в адсорбционном слое и характер их взаимодействия между собой [18, 20]. [c.24]

При заданном суммарном расходе и начальной форме границы раздела (7.46) решения квазилинейных уравнений (7.56) и (7.57) могут быть построены методом характеристик (см. прил. 7) аналогично решению задачи о двухфазной фильтрации несмешивающихся жидкостей (см. гл. 8,9). [c.221]

В реальных условиях, когда нефтепродукты содержат свободную воду, металл находится в контакте с двухфазной системой электролит + нефтепродукт. Влияние границы раздела фаз на поведение пары электродов, один из которых полностью погружен в электролит, а другой — наполовину, показано на рис. 6.3. Видно, что электрод, частично погруженный в электролит, функционирует в качестве эффективного катода. Коррозия развивается на нижней части обоих электродов, но электрод, полностью погруженный в электролит, быстро (в течение нескольких минут) покрывается продуктами коррозии на частично погруженном электроде в зоне ватерлинии поверхность остается без изменений. [c.284]

Рис. 11.1. Распределение концентрации в двухфазной системе вблизи границы раздела фаз

Вытеснение карбонизированной водей. При этом происходит двухфазная (жидкость—жидкость) фильтрация, а углекислый газ присутствует в обеих фазах больше в воде и меньше — в вытесняемой нефти (в зоне, непосредственно прилегающей к границе раздела). [c.152]

В соответствии с теорией межфазной турбулентности предполагается, что на границе раздела фаз имеются интенсивные турбулентные пульсации, которые приводят к возникновению вихревого движения, сопровождающегося взаимным проникновением вихрей-в обе фазы. Количественный учет межфазной турбулентности может быть произведен с помощью безразмерного фактора гидродинамического состояния двухфазной системы. На основе теории межфазной турбулентности получены выражения локальных коэффициентов массоотдачи для различных гидродинамических режимов движения потоков, отличающиеся показателем степени нри коэффициенте диффузии, который изменяется от нуля в режиме развитой турбулентности до 2/3 в ламинарном режиме. Кроме того, вводятся факторы, зависящие от гидродинамической структуры и физических характеристик фаз. [c.344]

При наличии двухфазных потоков (газ — жидкость, пар — жидкость, жидкость — жидкость) на границе раздела всегда возникает свободная поверхность, гидродинамические условия которой принципиально отличаются от гидродинамической обстановки у твердой границы (стенки). У свободной поверхности может не происходить гашения турбулентных пульсаций, как у стенки. У свободной поверхности может возникнуть развитая свободная турбулентность, когда развитие турбулентности в пределах каждой из фаз приводит к тому, что в турбулентные пульсации вовлекается свободная поверхность. [c.119]

Рассматривая совместно уравнения диффузии для газовых и жидкостных систем и материального баланса, можно получить математическое описание массопередачи в многокомпонентных двухфазных системах. При этом следует учитывать состояние поверхности раздела фаз, определяемое гидродинамическими условиями взаимодействия потоков и их физическими свойствами. Если предположить, что на поверхности раздела фаз существуют ламинарные пленки, а в ядре потоков — развитый турбулентный режим, то основное сопротивление массопередаче будут оказывать диффузионные сопротивления жидкой и газовой пленок, находящихся на границе раздела фаз. В пределах каждой из этих пленок для описания диффузионного переноса вещества могут быть использованы уравнения (П1, 87), (П1, 94), определяющие диффузионный транспорт компонентов для каждой из фаз. [c.215]

Попытаемся определить размер двухфазного пузырька, при котором происходит разрыв последнего на два однофазных паровой и жидкий. Для того чтобы паровой пузырек мог оторваться от жидкой фазы, подъемная сил должна быть способной преодолеть разность поверхностных энергий на границе раздела фаз. Кинетической энергией и гидростатическим давлением пузырька можно пренебречь. Далее считаем, что толщина пленки воды в пузырьке ничтожно ыа- [c.64]

Брауэром [54] в общей форме изложены теоретические основы процессов массообмена и разделения одно-и многофазных систем. При этом рассмотрен массо-перенос в неподвижных и движущихся средах. Для изучающих ректификацию особенный интерес представляют разделы Массопередача в неподвижных и подвижных слоях насадки , Массоперенос через границу раздела в простых двухфазных системах и Массоперенос в двухфазных потоках промышленных аппаратов . Холланд [55] подробно обсуждает вопросы многокомпонентной ректификации. В своей монографии [43а] Биллет освещает вопросы применения ректификации в промышленности. [c.17]

Е. Пленочное кипение. В [20] выполнено теоретическое и экспериментальное исследование пленочного кипения бинарных смесей на вертикальной пластине. Анализ проводился для двухфазного пограничного слоя рассматривалось парообразование путем испарения при плоской границе раздела без учета пара, отводимого пузырями. Тепловой поток для заданного перегрева стенки увеличивался за счет теплоты, передаваемой конвекцией от границы раздела в объем жидкости. Это противоположно ситуации, наблюдаемой при пузырьковом кипении, где для данного перегрева стенки тепловые потоки снижаются при добавлении второго компонента. Однако достигается момент, когда тепловой поток становится достаточным для снижения концентрации более летучего компонента на границе раздела до нуля. Тогда тепловой поток через жидкую фазу достигает максимума и при увеличении общей тепловой нагрузки составляет ее меньшую часть. Как ожидается, эффект второй фазы исчезает при перегреве стенки, большем чем [c.418]

По характеру молекулярных взаимодействий на границе раздела фаз, согласно классификации П. А. Ребиндера [13], все жидкие двухфазные дисперсные системы, в том числе и нефтяные, делятся на две группы по величине удельной свободной межфазной энергии (от). Эта величина определяется соразмерным значением средней кинетической энергии теплового (броуновского) движения [c.12]

При наличии двухфазной системы, чем больше разность полярности между двумя граничащими фазами, тем больше поверхностное натяжение на границе раздела между ними. [c.61]

В двухфазных потоках, кроме границы раздела между сплошной фазой и стенками трубопровода или аппарата , имеется другая граница, разделяющая обе движущиеся фазы. В зависимости от вида этой границы различают два рода двухфазных потоков [c.111]

Основное различие механизмов движения двухфазных потоков первого и второго рода состоит в том, что твердые частицы в таких процессах, как осаждение, псевдоожижение, пневмотранспорт, практически не меняют своей формы и массы, в то время как элементы дисперсных фаз в потоках систем газ—жидкость и жидкость—жидкость (пузыри, капли, пленки) обычно меняют при движении свою форму (из-за подвижности границы раздела фаз), а часто и массу (вследствие слияния или дробления отдельных пузырей и капель). [c.111]

При движении двухфазных потоков через неподвижные зернистые слои эта граница разделяет поток и элементы, составляющие слой. [c.111]

Некоторые из перечисленных веществ коррозионно-активные. Характерное свойство асфальтенов — их способность конденсироваться в адсорбционном слое на границе раздела фаз с образованием твердообразных, хорошо сцепленных с поверхностью и имеющих большую прочность пленок, что снижает контакт с водной фазой и скорость коррозии в двухфазной среде. Влияние природных ингибиторов асфальтенов и нафтеновых кислот на скорость коррозии стали в двухфазной среде показано ниже. [c.123]

При обычном методе анализа двухфазных систем (в рамках представлений сплошной среды) границы раздела фаз интерпретируются как геометрические поверхности. Реальные межфазные границы — это тонкие переходные слои сложной структуры. Молекулы, составляющие переходный слой, взаимодействуют с молекулами обеих граничащих фаз, в силу чего свойства переходного слоя отличаются от свойств вещества в объемах фаз. Поэтому при интерпретации границы раздела фаз как геометрической поверхности ей приписываются некоторые феноменологические свойства. [c.83]

Вертикальная граница раздела фаз, например поверхность пленки жидкости при ее гравитационном стекании или при дис-персно-кольцевом режиме течения двухфазного потока в вертикальном канале (см. п. 1.15.2), как показал анализ П. Л. Капицы [24], всегда неустойчива. Опыты подтверждают, что при достаточной протяженности участка течения пленки на ее поверхности возникают волны, форма и амплитуда которых зависит от таких факторов, как тип входного устройства для подачи жидкости, расстояние от входа, число Рейнольдса для пленки, определяющее расход жидкости в ней, условия взаимодействия с газовой фазой. [c.95]

Смачиваемость мельчайших частиц, которые могут перемещаться движущимися жидкостями, является важным фактором, определяющим характер фильтрации двухфазных систем. Эти мельчайшие частицы обычно смачиваются водой, поэтому перемещаются только во время движения воды. До вскрытия коллектора, имеющего остаточную водонасыщенность, пленки погребенной воды на зернах песка делают эти частицы неподвижными (рис. 10.15). Когда водный фильтрат бурового раствора проникает в коллектор, водная фаза становится подвижной, и мельчайшие частицы мигрируют, образуя перемычки, в суженных частях фильтрационных каналов, как об этом уже говорилось при обсуждении однофазного течения. После заканчивания скважины нефть движется в обратном направлении, перемычки разрушаются, и мельчайшие частицы перемещаются - вдоль границы раздела нефти и воды. Одни. частицы могут выноситься в скважину вместе с движущейся нефтью, другие образуют перемычки, препятствующие движению в обратном направлении, а третьи остаются в водяных пленках на поверхности зерен. [c.419]

Прямогонные фракции нефтей, такие как керосин, дизельное топливо, а также бензин каталитического крекинга часто содержат меркаптановую серу, концентрация которой превышает норму ГОСТ. При этом содержание общей серы в этих фракциях укладывается в нормы. В этих случаях экономию капит альных и эксплутационных затрат даёт использование простой и дешевой технологии каталитической окислительной демеркаптанизации взамен гидроочистки. Окислительная демеркаптанизация топлив, особенно бензиновых фракций, может быть реализована с применением гомогенного или гетерогенного катализатора. Гомогенный вариант реализуется путём смешения меркаптансодержащего сырья с воднощелочным раствором, содержащим катализатор, в присутствии кислорода. Очевидно, что в реакцию с едким натром вступают только низкомолекулярные меркаптаны, образуя меркаптиды, а высокомолекулярные лишь ориентируются своей сульфогидрильной группой (-8Н) в щелочную фазу, не переходя в неё и оставаясь на границе раздела фаз. Для наглядного представления механизма реакций окисления высокомолекулярных тиолов в двухфазной системе и окислительной деструкции фталоцианина, рассмотрим схему, представленную на рис. 3.4. [c.63]

А. Общее описание двухфазных течений режимы течения. Газожидкостные потоки являются наиболее сложными двухфазными потоками из-за существования деформируемой границы раздела фаз (что имеет место также в жидко-жидкостных потоках) и нследствие того, что одна на фаз (газовая) сжимаема. В двухфазном потоке возможен очень широкий диапазон конфигураций границ раздела ( )аз, но трактовку газожидкостных потоков можно до некоторой степени упростить, классифицируя тип распреде- [c.182]

Для двухфазных газо-жидкостных и жидкость-жидкостных систем величина для дисперсной фазы определяется не объемной скоростью потока, а зависит от гидродинамических режимов потоков. Области существования последних определяются отношением объемных скоростей дисперсной и сплошной фаз. Для реакций под повышенным давлением, которое обычно применяется в случаях газо-жидкостных каталитических реакций, наиболее часто встречается режим пузырькового течения. В этом случае скорость всплывания пузырей определяется разностью плотностей сплошцой и дисперсной фаз, диаметром пузыря, зависящим от типа и размера распределительного устройства и от величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз. В качестве примера формулы, видимо, приемлемой для расчета колонных аппаратов с суспендированным катализатором, можно привести приближенную формулу для скорости всплывания пузырьков в объеме жидкости при ламинарном движении [26] [c.303]

Предельным состоянием раздельного движения потоков является достижение равенства между силой трения на границе раздела фаз и силой тяжести или соответственно между силой тяжести и силой давления противоточно движущихся потоков. При достижении этого равенства резко возрастает удерживающая способность по дисперсной фазе и меняется гидродинамическая обстановка процесса. Если сила давления противоточно движущегося газа превосходит силу тяжести стекающей жидкости, то может нгблюдаться вынос жидкости из аппарата и двухфазный поток примет однонаправленное движение или наступит так называемое захлебывание аппарата. [c.139]

Широко известна, например, методика, предложенная Марти-нелли [184, 185]. В основу ее положен обширный экспериментальный материал, полученный при исследованиях, в основном, адиабатических течений воздухожидкостных потоков. Автор, разрабатывая методику, полагал, что на участке канала dL в раздельных потоках газа и жидкости имеет место один и тот же перепад давления dP или что давление остается постоянным по всему сечению двухфазного потока. Жидкость в потоке движется в виде кольца по стенкам канала, а газовая фаза — в ядре потока. Наиболее грубым допущением этого метода, вследствие которого его и принято считать эмпирическим, является постулирование отсутствия взаимодействия фаз на границе раздела. Это допущение противоречит многочисленным фактам проявления в потоке взаимодействия фаз [143]. [c.84]

При увеличении массовой доли пара в потоке, движущемся в обогреваемом канале, могут быть достигнуты условия, когда пузырьковое кипение будет оказывать все меньщее влияние на коэффициент теплоотдачи по сравнению с влиянием конвекции в двухфазном потоке. При этом меняется механизм парообразования в потоке, а следовательно, и механизм теплопередачи. Если на участке кипения пар образовывался в виде пузырьков, то на участке конвективной теплоотдачи двухфазного потока происходит преимущественное испарение жидкости с имеющейся в потоке границы раздела фаз. Визуальные и кинематографические исследования позволили установить наличие участка, на котором пузырьковое кипение подавляется и может быть подавлено полностью. Этот режим теплоотдачи иногда называют испарением при вынужденной конвекции [105]. Важно подчеркнуть, что теплоотдача на этом участке полностью определяется конвективными токами, формирующимися при движении двухфазного потока. [c.244]

Область вынужденной двухфазной конвекции. Область вынужденной двухфазной конвекцин более всего ассоциируется с кольцевым )ежимом течения. Теплота передается теплопроводностью пли конвекцией через жидкую пленку и пар генерируется непрерывно на границе раздела жидкая пленка — паровое ядро. В этой области возможны очень высокие коэффициенты теплоотдачи значения могут быть настолько высокими, что становится затруднительным их точное определение. В случае ноды получены коэффициенты теплоотдачи до 200 кВт/(м -°С). [c.385]

Пар поступает в трубы с высокой скоростью, и, если скорость пара достаточно высока, часть коиденсата может быть унесена паровым потоком. По мере протекания процесса конденсации отношеиие количества конденсата к количеству пара увеличивается, и на нижией поверхности труб образуется тонкий слой конденсата. Волны, которые воз Икают вследствие трения а границе раздела фаз, могут стать достаточно высокими и достигнуть верхней части трубы, способствуя, таким образом, образованию парокапельного ядра потока. При некоторых условиях наличие двухфазного ядра потока может стать причиной временной остановки и изменения направления движения потока, что в конечном счете приводит к неустойчивости или осцилляции потока. Наконец, при приближении скорости пара к нулю конденсат будет с текать с труб под действием гидростатического напора. При больших количествах конденсата проходное сечение труб может оказаться полностью заиолие ым, но этого следует тщательно избегать, поскольку, как упоминалось выше, могут возникнуть осцилляции, которые, в свою очередь, могут стать причиной разрушения пучка труб. Таким образом, важным моментом как для теплопередачи, так и для потерь на трение является двухфазная структура ядра потока. [c.57]

Выбор растворителей. Одним из наиболее важных условий успешного хроматографирования является правильный выбор растворителей. Система растворителей обычно двухфазна. Водная среда пропитывает бумагу и служит неподвижной фазой, менее полярная фаза подвижна и перемещается по границе раздела с неподвижной фазой. [c.354]

Существенные особенности обнаруживаются при высоком содержании в двухфазной системе ПАВ, растворимых и в водной, и в масляной фазах. Увеличение концентрации ком1Понента с промежуточной полярностью в объемах обеих фаз приводит к снижению различия полярностей контактирующих фаз и вследствие этого к дополнительному, сверх чисто адсорбционных эффектов, понижению поверхностного натяжения межфазной поверхности до очень малых величин. Одновременно резко возрастает взаимная растворимость водной и масляной фаз и происходит сближение их составов, вплоть до полного смешения (подробнее см. 2 гл. VIII). Снижение поверхностного натяжения поверхности раздела воды с углеводородом до очень малых величин может также происходить лри введении мицеллообразующих ПАВ или смесей ПАВ, особенно водо- и маслорастворимых. Такая возможность понижения поверхностного натяжения до очень малых значений принципиально отличает границу раздела двух жидкостей от границы жидкость — Воздух и, тем более, твердое тело — воздух, где и после достижения предельной адсорбции значения поверхностного натяжения остаются высокими (система остается лиофобной) (см. гл. IV). [c.89]

В исследованиях, принадлежащих к третьему направлению, использован метод, аналогичный методу Баклея-Леверетта [267], который применяется в теории фильтрации двухфазной жидкости. Этот метод позволяет исследовать влияние различия вязкостей перекачиваемых нефтепродуктов на форму и движение границы раздела жидкостей. [c.146]

Из алюминиевых сплавов повыщенной прочности был отобран и в течение длительного времени испытывался сплав А1Си4Мд (в соответствии со стандартом ЧСН 42 4201). После пятнадцати лет эксплуатации железнодорожного моста из этого сплава была выявлена типичная послойная коррозия. Катаный профильный материал имел обычную двухфазную текстурованную структуру. По границам раздела фаз преимущественно развивалась коррозия, которая привела к расслаиванию металлической матрицы [14]. [c.38]

Четвертая схема в меньшей степени ограничивается давлением и темшературой. При этом происходит двухфазная (жидкость— жидкость), фильтрация, а СОг присутствует в обеих фазах больше в воде и меньше в вытесняемой нефти — в зоне, прилегающей к границе раздела фаз. Давление при этом больше давления растворимости СОг в воде — рраст- Механизм и схемы воздействия приведены в табл. 5.2. [c.211]

Конденсация пара в потоке недогретой жидкости (в каналах с предвключениым смесителем пара и жидкости, при поверхностном кипении в трубах, в опускном канале кипящих ядерных реакторов и др.). При пузырьковой структуре неравновесного двухфазного турбулентного потока коэффициент теплоотдачи, отнесенный к границе раздела фаз (поверхности парового пузыря), может быть определен как [91] [c.190]