Межфазная конвекция

УРАВНЕНИЯ МАССОПЕРЕНОСА В УСЛОВИЯХ САМОПРОИЗВОЛЬНОЙ МЕЖФАЗНОЙ КОНВЕКЦИИ [c.52]

Местные изменения кривизны межфазной поверхности, сопровождающие движение поверхности раздела фаз, в этом случае не влияю г существенно на площадь межфазной поверхности (отдельные случаи, когда межфазная конвекция -может привести к спонтанному эмульгированию, здесь не учитываются). Однако когда глубина одной из фаз, ио крайней мере локально, меньше глубины проникновения движений поверхности раздела фаз, сама межфазная поверхность может изменяться по своим размерам. Это будет обсуждено в разделе Изучение массопередачи . [c.208]

Для дальнейшего обсуждения полезно рассмотреть каждую из этих категорий межфазной конвекции в связи с определенным гидро- [c.208]

Упорядоченная межфазная конвекция [c.209]

Качественное исследование межфазной конвекции Шлировая система [c.229]

О приближении к равновесию судили по одновременному переносу меченого метанола [14] СНзОН при невысокой его концентрации. Другими словами, любое изменение коэффициента массопередачи ПАВ, вызванное межфазной конвекцией, отражалось в соответствующем изменении коэффициента массопередачи метанола. [c.240]

Наблюдаемую спонтанную межфазную конвекцию люжно объединить в три основных вида 1) основная структура вначале характеризуется полигональными ячейками, а затем в виде полос 2) ячеистая суперструктура с хорошо обозначенными границами и 3) субструктура (тонкая структура) ограниченных и неограниченных воли. [c.231]

Схема различных видов спонтанной межфазной конвекции в зависимости от продолжительности контакта и, следовательно, интенсив- ности возмущения показана в табл. 6-4. [c.233]

Наличие спонтанной межфазной конвекции в поднимающихся и падающих каплях влияет ие только на скорость массопередачи, но и иа коэффициент сопротивления. Линде [42а] исследовал эту проблему, измеряя коэффициент сопротивления для систем бензальдегид — уксусная кислота — вода, вода — уксусная кислота — бензо.л и вода — амиловый сиирт — бензол. [c.235]

Характерной чертой турбулентного режима является наличие межфазной турбулентности. На скорость массопередачи здесь в первую очередь оказывает влияние интенсивность спонтанной межфазной конвекции и в меньшей степени гидродинамические условие в объемах фаз. [c.239]

Линде исследовал также перенос и-амилового спирта между бензолом и водой при слабом перемешивании в аппаратах, описанных ранее [56]. Прямая линия на рис. 6-8 относится к переносу амилового спирта в конвективно устойчивом направлении из бензола в воду при исходной концентрации -амилового спирта в воде от 0,5 до 1 вес. %. Никакого успокаивания за счет стабильности Марангони в этом случае не наблюдалось. Две нижние линии относятся к массопереносу в обратном направлении. Здесь влияние исходной концентрации вполне очевидно. Можно также отметить, что через 30 мин — межфазная конвекция исчезает (кривые спрямляются и становятся параллельными первой кривой). [c.241]

Как известно, основное влияние на условия возникновения н интенсивность са.мопроизвольной межфазной конвекции при массопереносе оказывают динамическая вязкость и молекулярная диффузия во взаимодействующих фазах, межфазное натяжение системы, концен фашонный уровень и поверхностная активность переносид Ы.ч веществ. [c.52]

Из-за сложности взаимосвязи гидродинамической обстановки в объеме фа з, межфазной динамики и массопередачи в настоящее время отсутствуют удовлетворительные способы предсказания скорости массопередачи при наличии межфазной конвекции. [c.246]

Теоретический подход Линде [55, 56] совсем иной. Он пытался учесть влияние межфазной конвекции путем введения дополнительного члена в основное уравнение молекулярной диффузии. Тогда это уравнение превращается в [c.247]

В предыдущем разделе при рассмотрении опытов Томсона отмечено, что эффект Марангони может влиять на межфазную поверхность, если глубина проникновения межфазной конвекции соизмерима с толщиной жидких слоев. Ожидается, что эффект Марангони [c.248]

Обычный эффект действия ПАОВ на межфазную конвекцию заключается в ее торможении. Однако в настоящее время установлено, что при адсорбции ряда электроинактивных ПАОВ возникают спонтанные тангенциальные движения границы капельный ртутный электрод/раствор. Эти ПАОВ принадлежат к самым различным классам органических соединений терпены, алифатические соединения, пуриновые и пиримидиновые основания, органические катионы, соединения с алмазоподобной каркасной структурой. Когда на электроде протекает ограниченная скоростью диффузии реакция, эти движения вызывают увеличение подвода вещества к поверхности и, следовательно, рост тока выше его предельного значения, определяемого скоростью диффузии к радиально расширяющейся капле в отсутствие тангенциальных движений ее поверхности. [c.149]

Недостатки такой модели легко видны, даже если принять положение об обновлении поверхности, особенно при отсутствии поверхностного сопротивления. В этом случае можно принять, что на границе раздела фаз существует равновесие концентраций- и всех сил, действующих на поверхности раздела фаз, а также постоянство температуры. Одна из упомянутых сил, а именно межфазное натяжение, в определенной степени характеризует межфазную границу. Если на поверхностное натяжение влияет процесс массопередачи, равновесие сил будет нарушено и в результате возникает движение на межфазной поверхности. Такое движение, называедюе далее спонтанной межфазной конвекцией, передается к прилегающим слоям, что в свою очередь оказывает влияние на скорость массопередачи. В этом случае число Рейнольдса в фазе не определяет пщродинами-ческих условий в слоях, прилегающих к поверхности. Соответственно нарушается корреляция, выражаемая уравнением (1). Это утверждение справедливо по отношению к большинству зависимостей, предложенных для экстракции в системе жидкость — жидкость. Обычно такие корреляции оправдываются только в узком интервале изменяемых параметров п зависят не только от размера и типа аппарата, но также и от системы. [c.205]

Качественное исследование по выявлению и классификации явлений межфазной конвекции экспериментально подтвердило критерии Стерлинга и Скривена для неустойчивости. В данной работе не приводится полный хронологический обзор всех исследований по спонтанной межфазной конвекции. Ссылки делаются лишь на наиболее современные работы и на те, в которых приведены. чучшие иллюстрации принципов, обсуждаемых в предыдущих частях. Так, в области стационарной неустойчивости будут обсуждаться только работы Вест-вотера, Линде и Вика п их сотр. [c.230]

В научной литературе существование спонтанной межфазной конвекции было впервые описано в 1855 г. ученым Томсоном [2] в статье, озаглавленной О некоторых забавных движениях, наблюдаемых на поверхности вина и других содержащих алкоголь жидкостей . Вот описание одного из его экспериментов. Если на поверхность воды в середину стакана осторожно внести небольшое количество спирта или крепкого ликера, то наблюдается быстрое стремительное движение, направленное от того места, куда был внесен спирт. Я объясняю это явление тем, что части поверхности, име-1ощпе большее содержание воды, обладают большим поверхностным натяжением по сравнению с частями с повышенным содержанием спирта и оттесняют последние быстро прочь . Относительно другого эксперимента он пишет Если воду налить слоем толщиной около 2,5 мм на плоский серебряный поднос или мраморную плиту... и если затем в центр этого слоя внести немного спирта или вина, немедленно вода устремится прочь с середины... оставив поднос чистым от всей жидкости... . [c.205]

Межфазная конвекция, возникающая из-за местных изменени11 в поверхностном натяжении, -может проявлять себя но-разному. Волны на поверхности раздела фаз, местные всплески, ячеистая конвекция (циркуляционные ячейки ) — вот наиболее часто используемые тер.мины для описания различных тппов возмущений. Их но.пезно подразделить на две категории межфазная конвекция упорядоченного тииа (упорядоченная нестабильность потоков или нестабильность Марангони) и неупорядоченная межфазная конвекция (неустойчивые нарушения). Ячеистая конвекция (называемая также нестабильностью с циркуляционными ячейками, конвективной нестабильностью или стационарной нестаби.льностью) является характерным примером возмущений первой категории, а так называемые эрупции представляют собой возмущения второй категории. [c.208]

Обычно появление неупорядоченной межфазной конвекции связывают с турбулентностью или принудительной конвекцией. Таким образом, для того чтобы объяснить механизм эрупции — наибо.лее хорошо известной форл1ы неупорядоченного возмущения, следует предположить наличие турбулентности. Рассмотрим (рис. 6-3, а) перемещение вихря из глубины исчерпываемой фазы на межфазную поверхность. [c.226]

В большинстве ранних работ межфазные возмущения обусловливались либо локальной вынужденной конвекцией, вызывающей местное изменение поверхностного натяжения, либо большой разницей в концентрациях. И в том, и в другом случае появлялась неупорядоченная межфазная конвекция. Однако в первом — обычно возникали индивидуальные эрупции, которые легко наблюдались с помощью шлировой системы. [c.237]

Огромный прогресс, достигнутый за последние десять лет в качественном исследовании межфазной конвекции, обязан главным образом использованию техники визуа.льного наблюдения потоков, [c.229]

В общем случае неупорядоченная межфазная конвекция в виде эрупции или межфазной турбулентности наблюдается в обоих направлениях массопереноса, хотя для инициирования возмущений в устойчивом направлении переноса требуются более высокие концентрации. Так, нестабильность не наблюдалась при переносе уксусной кислоты из 0,15М раствора в бензоле из стационарной капли в воду (фото 6.17). Диффузионные слои, окружающие каплю, отводятся под влиянием силы тяжести. [c.238]

Эти явления отмечаются не только на каплях, но и на плоской поверхности раздела фаз. На фото 6.18 показана [51] одновременная массопередача фенола и пропиоиовой кислоты в системе четыреххлористый углерод — вода в горизонтальном прямоточном смесителе. Концентрация и направление массопередачи выбраны таким образом, чтобы избежать образования концентрационных вихрей, часто затемняющих картину, а иногда вызывающих истинную межфазную конвекцию. Именно это происходило при переносе про-пионовой кислоты из четырехх.т1ористого углерода в воду и фенола в обратном направлении. [c.238]

А. В работах Орелла п Вествотера [29, 30] изучалась массопередача уксусной кислоты лгежду этиленгликолем и этилацетатом в ячейке 3,25 X 6,65 X 8 см (самое короткое расстояние дано по вертикали). Толщина верхнего и нижнего слоев раствора 1,5 и 1,7 см соответственно. Прп переносе уксусной кислоты из этилацетата в гликоль межфазная активность не отмечалась. Однако нри переносе в обратном направлении наблюдалась упорядоченная межфазная конвекция. Поскольку для этой системы е и равны соответственно 0,027 и 43, то, в соответствии с критериями Стерлинга и Скривена (см. табл. 6.1), при переносе вещества из тяжелой в легкую фазу должна появляться конвективная неустойчивость. [c.230]

Межфазная конвекция на поверхности капель. легко наблюдается в системе вода — диэтиловый эфир. Показатели преломления э 1их жидкостей отличаются только на 0,019, поэтому эффект кривизны капли в значительной степени исчезает. При переносе к-бутанола из воды в эфир конвективные ячейки появляются при концентрации 0,04%. Они образуют вокруг капли полосу, которая затем расширяется и при начальной концентрации 0,16% покрывает всю поверхность капли (фото 6.9). При концентрации 0,4"о расширяющиеся движения с длинным периодом появляются совместно с конвективными ячейками и при концентрации 0,8% кластеры конвективных ячеек периодически возиикают у основания капли и медленно перемещаются к ее вершине (фото 6.10). При более высоких концентрациях становится заметной эрупция (фото 6.11). Подобное явление наблюдалось и на падающих каплях. [c.235]

Б. Работы Савистовского п др. Савистовский с сотр. исследовали влияние межфазной конвекции на массоперенос во время образования капли в горизонтальных смесителях, колоннах со смачиваемой стенкой и ячейках с перемешиванием. [c.242]

В горизонтальных экстракторах в условиях ламинартаых потоков коэффициенты массопередачи, рассчитанные на основе пенетрацион-ной теории, могут быть использованы как исходные значения для исследования влияния межфазной конвекции. Выбор таких значений для ячеек с перемешиванием значительно затруднен из-за недостаточного знания гидродинамических условий в ячейке, поэтому Савистовский и Остин [53] выбрали для исследований межфазно устойчивые, частично смешиваемые пары жидкостей. [c.244]

Следует отметить, что К Ю = 6, т. е. относительной скорости обновления поверхности в модели Данквертса при пенетрационной теории. Приведенные выше два корреляционных уравнения были приняты в качестве отправных прн условиях межфазной устойчивости. Далее была исследована бинарная система [60] ацетилацетон — вода, в которой, но данным шлировой фотографии, наблюдалась сильная межфазная конвекция (см. фото 6-19). Результаты представлены на рис. 6-14. Через 10 мин контакта фаз коэффициенты массопередачи были примерно в 10 раз выше устойчивых значений, а через 180 мин только в 2 раза. [c.245]

Введение (ПАВ) в равновесную систему по-разному влияет на свойства поверхности раздела фаз. Понижается межфазное натяжение и уменьшается его зависимость от концентрации вещества. Межфазное сжатие тоже уменьшается (а модуль сжатия, называемый также модулем упругости Гиббса — Марангони возрастает), что неблагоприятно влияет на обновление поверхности. Кроме того увеличивается поверхностная вязкость, уменьшая любое движение на поверхности раздела фаз. Следовательно, даже в присутствии небольших количеств ПАВ исключается или заметным образом снижается межфазная конвекция. Эта проблема была проанализирована теоретически Бергом и Акривосом [61], которые применили анализ Пирсона [35]. [c.245]

В настоящее время все большее распространение получают термины "неустойчивость Марангони", "межфазная конвекция в "межфааввя турбулентность , описывающие движения жидкости, отличающиеся от [c.5]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология