Поверхностная турбулентность

Здесь также наблюдается поверхностная турбулентность, но, вероятно, она не является основным механизмом процесса. Так, если вместо воды взять разбавленный (0,001 М) раствор лаурил-сульфата натрия, поверхностная турбулентность подавляется, а самопроизвольное эмульгирование продолжается. Кроме того, пе наблюдается корреляции с величиной поверхностного натяжения, и имеется только связь с коэффициентом распределения. [c.62]

Обычно считают, что эти три механизма будто бы взаимно исключают друг друга. Однако более подробное изучение приводит к выводу, что все они взаимосвязаны. Так, поверхность жидкости принимает пальцеобразную форму вследствие поверхностной турбулентности. Этот процесс достаточно продолжителен он протекает в течение минут и даже часов. Возможно, что такая форма жидкости образуется также и в результате взаимной диффузии молекул обеих жидкостей через поверхность раздела. С другой стороны, неравномерная диффузия сама может послужить причиной поверхностной нестабильности, как это будет рассматриваться далее. Отрицательное поверхностное натяжение обусловливает термодинамическую неустойчивость и как следствие этого — движение жидкости и разрушение поверхности. Таким образом, на кинематику течения жидкости отрицательное а влияет так же, как и уменьшение а, но более интенсивно. [c.63]

Возникновение поверхностной турбулентности облегчается, если растворенное вещество перемещается из фазы с более высокой вязкостью или с меньшим коэффициентом диффузии. [c.64]

Межфазовая, или поверхностная, турбулентность — это интенсивная, спонтанная турбулентность поверхности, в результате которой вещество передается из одной фазы в другую крупномасштабными вихрями, извержениями. Межфазовая турбулентность сопровождается пульсациями потоков, приводящими, естественно, к значительному увеличению интенсивности массопередачи. При наличии межфазовой турбулентности интенсивность массопередачи практически не зависит от молекулярной диффузии и определяется главным образом концентрацией компонентов на границе раздела фаз и их физико-химическими свойствами. [c.105]

Помимо градиента концентраций в результате массообмена возникает и градиент температур, что в общем случае может привести к поверхностной турбулентности [11], за счет изменения плотности и поверхностного натяжения. Однако при ректификации разбавленных растворов ввиду отсутствия градиента температур и локального изменения плотности и поверхностного натяжения на [c.91]

Потоки, вызванные поверхностным натяжением, могут привести к целому ряду интересных явлений. В общем случае поверхностное натяжение зависит от состава раствора вблизи границы раздела. В исследованиях по массопереносу иногда возникают неоднородности поверхностного натяжения, приводящие к так называемой поверхностной турбулентности [5, 6]. В эффекте Марангони неоднородное поверхностное натяжение создается из-за различной скорости испарения компонентов раствора. В случае падения капли в растворе с поверхностно-активными веществами неоднородности поверхностного натяжения могут воспрепятствовать внутренней циркуляции, в результате чего капля падает подобно твердой сфере [7, 8]. Аналогичные причины могут мешать возникновению волн на стекающей жидкой пленке. [c.238]

В заключение следует отметить, что явления, объединенные понятием поверхностная турбулентность , объясняют зависимость общего коэффициента массопередачи от концентрации, градиента поверхностного натяжения и направления массопереноса, но не противоречат формуле аддитивности. Работы, в которых наблюдалось отклонение от формулы аддитивности, объясняемое поверхностной турбулентностью, основаны на методических ошибках при определении частных коэффициентов массопередачи (см. ниже). [c.73]

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]

Все вышеприведенные сведения получены в результате теоретического и экспериментального изучения процессов экстракции, физической абсорбции и хемосорбции. Можно предположить, что ещ-е в большей степени явление поверхностной турбулентности проявляется при осуществлении ре-акционно-диффузионных процессов, где за счет диффузии отводятся продукты реакции, проходящей в жидкой фазе. Действительно, можно показать, что в этом случае отвод продуктов способствует увеличению скорости обратимого процесса в соответствии с принципом Ле-Шателье, а для необратимого — вследствие закона действия масс, так как в реакционной массе при отводе продуктов реакции увеличивается концентрация реагентов. [c.20]

Простая двухпленочная теория, описанная выше, исходит из допущения, что на межфазной границе фазы находятся в равновесии, т. е., что на границе раздела фаз отсутствует диффузионное сопротивление [см. уравнения (5.39) и (5.41)], Для некоторых систем, однако, существуют значительные пограничные сопротивления, как, например, в случае жидкостей, содержащих поверхностно-активные вещества, которые обладают тенденцией концентрироваться на поверхности. Кроме того, диффузия растворенного вещества иногда вызывает появление поверхностной турбулентности, которая не связана с турбулентностью в объеме перемещающейся среды. Такая турбулентность приводит к повышению скорости переноса и равносильна возникновению отрицательного пограничного сопротивления. В последние годы эти эффекты подверглись широкому изучению, однако и по сей день отсутствует возможность их количественного описания. [c.208]

Как показали Стерплинг и Скривеп (1959), при изменении поверхностного натяжения возрастает вероятность возникновения поверхностной турбулентности. В этом, собственно говоря, заключается эффект Марангони, интерес к которому вновь возрос в последнее время (Скривеп и Стернлинг, 1960, 1964 Смит, 1966). [c.64]

Поверхностная турбулентность. Уже много лет известно самопроизвольное эмульгирование нефтяных масел в воде, протекающее без перемешивания двух фаз. Это и аналогичные ему явления, происходящие при массопередаче вблизи границы жидкой [c.211]

В работах А. Б. Таубмана и С. А. Никитиной с сотрудниками показано, что возникновение структурно-механического барьера связано с самопроизвольным образованием ультрамикроэмульсии (УМЭ) на границе раздела двух жидких фаз. Возникновение УМЭ можно легко наблюдать, если наслоить углеводород (масляная фаза) на водный раствор эмульгатора. Спустя некоторое время на границе раздела фаз появляется тонкая молочно-белая прослойка, постепенно утолщающаяся в сторону водной фазы. Это явление — следствие гидродинамической неустойчивости межфазной поверхности углеводород—раствор ПАВ, обусловленной I двусторонним массопереносом через границу раздела (переход в водную фазу вследствие внутримицеллярного растворения, перераспределение эмульгатора между фазами благодаря некоторой растворимости его в углеводороде). В результате возникающей поверхностной турбулентности в обеих фазах вблизи поверхности раздела спонтанно развивается процесс эмульгирования с образованием капелек эмульсии как прямого типа (в водной фазе), так и обратного (в углеводороде). Однако обратная эмульсия, как правило, грубодисперсна, малоустойчива и легко разрушается, тогда как прямая имеет коллоидную степень дисперсности (размер капелек соизмерим с размером мицелл, солюбилизировавших углеводород) и обладает высокой агрегативной устойчивостью. Ультрамикрокапельки ее защищены адсорбционными слоями эмульгатора, которые связывают их в сплошную гелеобразную структуру с заметно выраженной прочностью и другими структурно-механическими свойствами. [c.194]

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]

Однако на п могут оказывать влияние некоторые факторы, воздействующие на явления в непосредственной близости к поверхности раздела фаз. Так, обнаружено понижение п для массоотдачи в жидкой фазе при добавке поверхностно-активных веществ (с. 105) и возрастание п при возникновении поверхностной турбулентности (с. 109). [c.95]

Однако различия в Рж при абсорбции и десорбции можно ожидать в случае возникновения поверхностной турбулентности (с. 107). [c.98]

Изменение поверхностного натяжения в процессе массопере-дачи может явиться в некоторых случаях источником возникновения так называемой поверхностной турбулентности (эффект Ма-рангони), ведущей к снижению сопротивления одной из фаз. Такие явления наблюдались в процессах жидкостной экстракции [88]. Поверхностная турбулентность затухает при уменьшении движущей силы поэтому возрастание К с увеличением движущей силы может свидетельствовать о возникновении поверхностной турбулентности. Однако до сих пор неизвестны работы, подтверждающие возникновение поверхностной турбулентности в условиях абсорбции. [c.127]

В этом процессе могут использоваться различные типы загрязненного лома, включая каркасный лом, лакированные емкости, покрытую маслами алюминиевую крошку, стружки и опилки. Так как каждый из указанных типов лома может иметь различную плотность, размер, массу, различные количества загрязняющих веществ, то можно изменять режим работы вибрационного транспортера 10, высоту и угол наклона ската 9 для регулирования (увеличения или уменьшения) поверхностной турбулентности и погружаемости различных видов лома, подаваемого иа поверхность расплавленного металла 16. [c.39]

Принцип аддитивности сопротивлений не может быть использован, пока надлежащим образом не определены все сопротивления. Если на границе раздела фаз имеется поверхностно-активное вещество, то разумеется, нужно учитывать диффузионное сопротивление поверхности раздела. Кроме того, при наличии поверхностно-активного вещества возможны изменения к или ку либо обоих коэффициентов одновременно. Даже когда поверхность является чистой, под воздействием массопередачи может возникнуть поверхностная турбулентность, которая значительно повышает коэффициенты массоотдачи в одной или в двух находящихся в контакте фазах. Оулэндер [119] установил, что поверхностная турбулентность приводит к четырехкратному повышению скорости [c.207]

Поверхностная рябь и поверхностная турбулентность обнаружены на поверхности раздела жидкость—газ так же, как и в точках контакта двух жидкостей. Складывается впечатление, что указанные явления всегда обусловлены одновременным массообменом, и рассматриваемые эффекты более выражены, когда массообмен протекает быстро. Особенно часто такие явления замечают в трехкомпонентных или многокомпонентных системах, но их также наблюдали в некоторых частично смешиваюш ихся бинарных системах [7]. Иногда наличие крошечных капель можно объяснить эффектом высаливания раствора одной жидкости в бинарной системе с высоким содержанием растворенного вещества, когда оказывается превышенным предел растворимости при диффузии растворенной жидкости в слой с более низкой концентрацией растворенного вещества [40]. Временами отмечают сильный выброс небольших капель из одной жидкости в другую. В одном эффектном опыте Вэй [151 ] наблюдал за каплей бензола, содержащей уксусную кислоту, которая медленно поднималась в колонне с водой, содержащей аммиак внезапно капля прыгнула в сторону, одновременно выбросив крошечную дополнительную каплю. Поверхностные выбросы, приводящие к отскакиванию капель, были изучены Хейдоном [68]. О поверхностной турбулентности сообщалось также в случае, когда амальгама находилась в контакте с водным раствором электролита, и растворенное вещество в результате электрохимических процессов переносилось от металла к водной фазе [20]. [c.213]

Первые теоретические исследования эффекта Марангони были проведены Пирсоном [122] в 1958 г. и Стернлингом и Скривеном [160]. При построении количественной теории возникновения нестабильности использованы упрощенная двумерная модель вращающихся ячеек, которая качественно согласуется с различными экспериментальными наблюдениями, полученными впоследствии. Теоретические изыскания выполнили также Дэвис [40], Гросс и Хиксон [62], Лайтфут и др. [101, 175] и Рукенштейн [138, 140]. Позднее Брайэн, Смит и Росс [17, 18, 19] высказали предположение, что адсорбционный слой Гиббса может оказывать сильное стабилизирующее влияние на конвективные потоки Марангони. При анализе они учитывали эффект, связанный с адсорбцией Гиббса, который был введен в раннюю теорию гидродинамической устойчивости, и достигли более приемлемого соответствия с экспериментальными наблюдениями. Очевидно, однако, что потребуются еще многочисленные исследования, прежде чем станет достаточно понятным явление поверхностной турбулентности и наступит момент, когда теория окажется пригодной для проведения инженерных расчетов. [c.215]

В последние годы значительные усилия были направлены на выяснение роли поверхностно-активных веществ в лабораторной и промышленной массообменной аппаратуре, что хорошо отражено в обзоре Дэвиса и Райдела [40]. Принципиальная роль поверхностно-активных веществ не отличается от той, которую отмечали ранее при подавлении или устранении поверхностной турбулентности [36] образуется относительно жесткая межфазная [c.217]

Для выявления доли повер1ХНОСтного сопротивления изучали перенос йода из диэтилового эфира при 5° С и перенос йода из гексана при 20 С в водный раствор тиосульфата натрия. То обстоятельство, что вязкость и плотность у выбранных органических растворителей в этих условиях одинаковы, позволяет считать сопротивление подводу йода также одинаковым. Опыты проводились при скорости перемешивания 160 об./мин. в условиях отсутствия поверхностной турбулентности. [c.180]

Повышенное значение в начальное время переноса обусловлено визуально наблюдаемой поверхностной турбулентностью, которую также обнаружили Шервуд и Вей [ ] прп переносе уксусной кислоты в тех я е концентрациях из изобутапола в воду. Поверхностная турбулентность исчезает через 10 мин. после начала опыта и значения К , рассчитанные с этого момента, имеют постоянное значение, равное при более низких концентрациях уксусной кислоты, при которых поверхностная турбулентность ие наблюдается. [c.190]

При введении в систему ПАВ при тех же повышенных исходных концентрациях уксусной гислоты в органической жидкости приобретает с самого начала опыта постоянное значение, равное величине при более низких концентрациях кислоты. В данном случае действие ПАВ сводится Л1Ш1Ь к гашению поверхностной турбулентности (см., например, [ "]). [c.190]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология