Межфазная конвекция массопередача ПАВ

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]

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]

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]

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]

Протекание химической реакции, как правило, сопровождается заметными тепловыми эффектами. Исследование неизотермической массопередачи с химической реакцией первого порядка позволило сделать вывод,о том, что при некотором критическом значении чисел Био и Марангони возможно возникновение на межфазной поверхности температурных градиентов, приводящих к поверхностной конвекции [131]. В частности, определены условия, при которых возможно возникновение нестабильности поверхности в системе хлор — толуол. Хотя анализ содержит ряд допущений (независимость константы скорости реакции и коэффициентов массо- и теплоотдачи от температуры и др.), представляет большой интерес вывод об экстремальной зависимости критического значения числа Марангони от критерия Био. [c.100]

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]

Для систем жидкость — жидкость установлено [1—4], что массопередача может происходить не только путем диффузии, но и путем спонтанно проходящих перемещений, называемых спонтанной межфазной турбулентностью или спонтанной поверхностной конвекцией (СПК). [c.131]

Большое количество исследований указывает на то, что при оптимальном перемешивании классическая двухпленочная теория не применима для описания процесса массопередачи па границе раздела фаз. В случае пе слишком интенсивного перемешивания, при котором образуемая эмульсия легко коагулирует, возникновению и исчезновению пограничного слоя на границе фаз более эффективно, чем самая тонкая, но стабильная эмульсия, способствует массопередача за счет конвекции. Диспергированная на мелкие капли, но стабильная эмульсия способствует массопередаче лишь за счет большой межфазной поверхности, причем фактором, определяющим ее скорость, является сопротивление пограничного слоя. [c.237]

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]

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]

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]

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]

Эффект М фангони играет существенную роль в процессах. массоперепоса (экстракция, абсорбция и др.). Он проявляется в из.мененпи коэффициента массопередачи благодаря появлению межфазной конвекции ц в изменении поверхности фазового контакта (при малой толщине одной из фаз). В частности, эффект Марангони влияет на устойчивость пленок в зависи.мости от условий и природы компонентов устойчивость пленок может увеличиваться и уменьшаться. Разрыв пленки под действием эффекта Марангони можно наблюдать в следующем эксперименте. Если в центр тонкого слоя (пленки) воды, находящегося на какой-либо ровной поверхности, нанести каплю спирта, то вода немедленно устремится от места нанесения спирта во все стороны, оставляя поверхность почти сухой — происходит разрыв пленки. Движение в поверхностном слое можно наблюдать в тарелке с водой, на поверхности которой плавают спички. Если спички предварительно собрать в центре тарелки, а затем капнуть на них мыльную воду, то в результате течения поверхностного слоя спички переносятся к краям тарелки. [c.95]

При определенных условиях X. сопровождается поверхностной конвекцией (т. наз. эффект Марангони, существенно убыстряющий межфазный перенос в-ва см. Массообмен). Обусловленный ею ускоряющий фактор массопередачи опрег деляют с помощью продольного фадиента поверхностного натяжения. [c.228]

Б. Работы Линде и др. В ранних работах Линде [25, 26 [ наблюдал межфазную упорядоченную конвекцию нри массопередаче поверхностно-активных веществ (пентадецилсуль-фат натрия и цетилсульфат натрия) из изоамилового спирта в воду. Развитие единственной большой конвектиной ячейки было замечено при боковом шлировом просмотре через стенку аппарата. [c.232]

Гораздо больше работ посвящено кинетике экстракции и реэкстракции в системах с участием нейтральных алкилфосфатов. Одной из первых работ, по-видимому, является работа Хана [71], который изучал перенос уранилнитрата между водными растворами и растворами ТБФ в диффузионной ячейке без перемешивания. Сопротивление границы раздела фаз не обнаружено. Однако несоответствие опытных и расчетных данных позволило ему сделать вывод, что возле границы раздела фаз возникает самопроизвольная конвекция, причиной которой является выделение тепла на межфазной границе. Тем не менее Пушленков и Щепетильников [130], изучая экстракцию уранилнитрата ТБФ в диффузионной ячейке с перемешиванием, обнаружили, что константа скорости экстракции (фактически следовало бы назвать ее общим коэффициентом массопередачи) в значительной степени зависит от температуры. Эффективная-энергия активации 9,5—И ккал/моль. Скорость массопередачи урана мало меняется при изменении скорости вращения мешалки в диапазоне 140—500 об/мин. Полученные результаты, по мнению авторов, указывают на существенный вклад химического процесса образования сольвата в общее сопротивление массопередаче. Показано, что при совместной экстракции 11 и Н Юз кислота экстрагируется сначала быстрее урана и затем происходит реэкстракция избыточной HNOз. [c.408]

Явление межфазовой турбулентности напротив повышает скорость массопереноса. Высказывается мнение [286], что увеличение скорости массопередачи в отсутствие ПАВ в большинстве систем можно объяснить образованием капиллярных волн на поверхности раздела фаз, источником которых может быть-эффект Марангони и естественная конвекция. Брюкнер [287] отмечает, что влияние межфазовой турбулентности на С1Корость массопередачи обычно объясняют двояким образом. Во-первых, как результат выравнивания градиента поверхностного натяжения, в результате чего, возрастает величина коэффициента массопередачи, во-вторых, как нарушение целостности, поверхности раздела, в результате чего возрастает поверхность массопередачи. Очевидно, на практике одновременно реализуются оба механизма. Явление межфазной турбулентности тесно связано с (процессом массопередачи. Экспериментально установлено, что ее появление или отсутствие зависит от направления массопередачи. [c.158]