Конвекция поверхностная градиент поверхностного натяжения

Динамическое поверхностное натяжение можно определить методом горизонтальной колеблющейся струи жидкости [45, 46]. Путем обработки опытных данных установлено, что ускорение Р скорости массопередачи за счет поверхностной конвекции можно оценивать в зависимости от продольного градиента динамического поверхностного натяжения с помощью уравнения [c.68]

Таким образом, можно считать установленным, что существует прямая связь между величиной поверхностной скорости гЮх, формирующейся в зависимости от интенсивности хемосорбционного процесса, и скоростью массопередачи. Изменение тх обусловлено появлением при хемосорбции продольного градиента поверхностного натяжения. Это подтверждается также опытами по десорбции N20 из дистиллированной воды в азот в условиях искусственно вызванного эффекта Марангони, например при прикапывании в воду жидкостей, понижающих поверхностное натяжение [9]. В этих условиях, очевидно, мелкомасштабная конвекция не играет существенной роли. [c.121]

Большую интенсивность поверхностной конвекции в случае прикапывания спиртов по сравнению с интенсивностью прн хемосорбции СОг 1 М раствором МЭА (рассматривается 2-й механизм ускорения массообмена) можно объяснить тем, что в первом случае возникают большие продольные градиенты поверхностного натяжения. Как видно из табл. 4.2, учет увеличения поверхностной скорости приводит к удовлетворительному [c.122]

Итак, область проявления капиллярных сил, записанная в безразмерном виде, уменьшается с ростом числа Не. Иными словами, для поддержания поверхностной конвекции одинакового масштаба и, по-видимому, одинаковой интенсивности требуется при больших числах Ке иметь большие значения чисел Маж= = Аак/ [1Вл) (или, соответственно, большие значения продольных градиентов поверхностного натяжения), причем наблюдается квадратичный характер взаимосвязи между Ке и Ма . Значение Маж р . , вероятно, также увеличивается с ростом Ке. Если же число Не возрастает при постоянном значении Мзж, то может возникнуть ситуация, когда Ма будет меньше критического значения, что приведет к прекращению поверхностной конвекции. Хотя данных по интенсивности поверхностной конвекции для турбулентного режима течения жидкости явно недостаточно, отметим, что высказанные выше соображения в качественном отношении согласуются, например, с данными, приведенными на рис. 4.5 при Ябж>1600 наблюдается тенденция к снижению интенсивности поверхностной конвекции. [c.139]

При рассмотрении баланса сил и энергии принимаются следующие допущения толщина пленки достаточно мала, так что неоднородностью профиля скорости течения в поперечном направлении можно пренебречь градиенты скорости деформации в выбранной (текущей) точке рукава можно вычислять так же, как двухосного (биаксиально-го) растяжения плоской пленки силами поверхностного натяжения, инерции и трения пленочного рукава с воздуха можно пренебречь ввиду их малости по сравнению с напряжением, действующим на материал в продольном направлении при вытяжке пленки теплопередачей между внутренней поверхностью рукава и находящимся в нем, воздухом можно также пренебречь охлаждение рукава происходит в основном за счет излучения и конвекции тепловыделением от трения рукава о воздух можно пренебречь. Таким образом, можно сделать вывод о том, что из материалов, имеющих меньшую эффективную продольную вязкость, получаются рукава, диаметр которых меньше, чем при экструзии полимеров с более высокой эффективной продольной вязкостью [87]. [c.244]

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]

Принцип аддитивности фазовых сопротивлений нельзя надежно использовать до гех пор, пока надлежащим образом не определены все сопротивления. Если на границе раздела фаз имеется ПАВ, то необходимо учитывать диффузионное сопротивление пов-сти раздела. Кроме того, наличие ПАВ меняет гидродинамич. структуру потока вблизи границы раздела, что отражается на величине или Р ,, либо обоих коэф. одновременно. Даже когда пов-сть чистая, под воздействием массопередачи может возникнуть поверхностная конвекция, к-рая значительно повышает преим. р , но может отразиться и на Р ,. Конвективные потоки на пов-сти в виде регулярных структур появляются вследствие возникновения локальных градиентов поверхностного натяжения (эффект Марангоии), из-за естеств. конвекции вследствие разности в плотностях у границы раздела и в ядре фазы н по ряду др. причин. [c.657]

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]

Теория возникновения и развития поверхностной конвекции и практический опыт свидетельствуют о значительной роли величины продольного градиента поверхностного натяжения. Поскольку теория кратковременного контакта фаз рассматривает массопередачу на начальном участке, механизм поверхностной конвекции целесообразно исследовать именно в этих условиях. Специфика процесса хемосорбцип, связанная с существенно большей скоростью переноса по сравнению со скоростью при физической массопередаче, предполагает возможность значительного изменения величины поверхностного натяжения. [c.102]

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]

Рассмотрим безразмерный комплекс Aah/ pv ). Иптенсив-ность поверхностной конвекции в значительной степени определяется величиной градиента динамического поверхностного натяжения. Это подтверждается экспериментальными данными, полученными при одновременном измерении скорости массопередачи и grada в осциллирующей струе. Практически удобнее пользоваться величинами, более доступными для измерения или расчета, чем dafdx. Величина продольного градиента поверхностного натяжения, характеризующая неоднородность состава и температуры поверхности, имеет флуктуационную природу. Можно предположить, что вероятность возникновения и интенсивность da/dx будут возрастать с увеличением скорости хемосорбции j. Возникновение продольных градиентов поверхностного натяжения приводит к появлению на поверхности раздела фаз касательных напряжений, которые могут быть переданы в глубь жидкости только силами внутреннего трения причем, чем больше вязкость жидкости, тем выше вероятность сохранения Ло. В предельном случае (идеальная жидкость) возникновение флуктуации на поверхности не может изменить характер ее движения. Таким образом, можно записать [c.126]

Необходимость постановки эксперимента по определению определяется величиной критического продольного градиента поверхностного натяжения (разд. 4.5) интенсивность поверхностной конвекции становится заметной, если реализуется условие dajdx 0,05—0,07 Па. Справедливость моделирования хемосорбционного процесса на основе критического значения daldx доказана для аппаратов пленочного типа, для которых характерно существенное ускорение как чисто физического [c.172]

На основании результатов исследований выявлено определяющее значение химической реакции в возникновении и интенсивности поверхностной конвекции и установлено интенсивное возрастание скорости массопередачи установлена закономерность механизма переноса в условиях развитой поверхностной конвекции, заключающаяся в доминирующей роли капиллярных сил и существенном снижении диффузионного торможения у границы раздела фаз установлена количественная связь между величиной продольного градиента поверхностного натяжения и ускорением массопередачи и обоснована методика подбора эффективных хемосорбеитов. [c.223]

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]

Наряду с тепловой, к естественной конвекции относят концентрационную, термокапиллярную и капиллярно-концентрационную конвекции [26]. Последние две связаны с движением под действием сил поверхностного натяжения, в отличие от конвекций гравитационного типа. Интенсивность термокапиллярной и капиллярно-концентрационной конвекций определяется числами Марангони.. Интенсивность тепловой и концентрационной конвекции определяется числами Рэлея Ра= Ог Рг, Яао= Ого - 5с, где Ог и Ого — соответственно тепловое и диффузионное числа Грасгофа, характеризующие соотношение архимедовых сил, сил инерции и внутреннего трения в потоке, Рг — число Прандтля (v/a), 5с — число Шмидта /0) [26], где V — кинематический коэффициент вязкости, а — коэффициент температуропроводности, О — коэффициент диффузии. Число Грасгофа определяется по формуле Ог = дО М1 , где а — ускорение свободного падения L — характерный размер потока р — коэффициент объемного расширения ДТ —градиент температуры. [c.209]

Анализ характеристического уравнения Стернлинга и Скри-вена позволяет определить условия, способствующие возникновению и развитию поверхностной конвекции. Отметим два из них 1) наличие значительного градиента концентраций вблизи поверхности раздела фаз 2) чувствительность поверхностного натяжения к изменению концентрации передаваемого вещества. [c.94]

В то жв время для процесса межфазного переноса, протекающего в условиях нестабильности поверхностного натяжения, характерны как диссипативные, так и недиссипативные нелинейности, Еесно1фя на это и многие другие отличия между мех[ агной конвекцией и упомянутыми процессами, по-вццимому, между ними существует и ряд принципиальных сходств. Это проявляется, в частности, в аналогичном поведении систем вблизи критических состояний (соответствующих порогу генерации, критической тевшературе неравновесных фазовых переходов и критическим градиентам межфазного натяжения), в окрестности которых свойства электрических, магнитных и гдцродина-мических полей изменяются подобным образом в зависимости от превышения над пороговой мощностью лазерной генерации и от ваничивы отклонений от критических значений температуры фазового перехода и локальных градиентов поверхностного натяжения соответствен-во. [c.9]

Испарение и охлаждение воды с поверхности приводит к возникновению градиентов температуры и солености, что, в свою очередь, вызывает гидростатическую неустойчивость (конвекцию Рэлея) пограничного слоя. Физический механизм этого явления и особенности тонкой структуры плотностной микроконвекции в приложении к океаническим условиям описаны в работах [Гинзбург и др. 1978 1979 1981]. Однако известно, что соль, будучи поверхностно-инактивным веществом, увеличивает поверхностное натяжение на межфазной границе вода-воздух. При осолонении поверхностного слоя морской воды вследствие испарения возникающий градиент солености будет положительным и в этом случае создаются благоприятные предпосылки для развития халинно-капиллярной конвекции [Pearson, 1958]. [c.56]

Физический механизм неустойчивости заключается в следующем. Допустим, что на межфазной поверхности появилась частица менее соленой и более теплой воды, поступившая из глубины (напомним, что соленость поверхностных слоев больше, чем лежащих ниже). Так как поверхностное натяжение в точке появления частицы меньше, чем в соседних точках, то ввиду самопроизвольного уменьшения свободной энергии Гиббса поверхности эта частица будет стремиться уйти от состояния равновесия. Если градиент поверхностного натяжения достаточен для преодоления сил вязкого сопротивления, то в воде возникнут халинная и тепловая конвекции Марангони. Так как конвективная неустойчивость пограничных слоев возникает в результате охлаждения и осолонения, а 8j- > О и > О, то халин-но-капиллярная конвекция должна существовать одновременно с термокапиллярной конвекцией (как и в случае термохалинной гравитационной конвекции). Оба вида конвекции будут взаимно усиливать друг друга. [c.61]

Термогравитационная конвекция. Рассмотрим движение вязкой жидкости в бесконечно протяженном слое постоянной толщины 2/г. Сила тяжести направлена перпендикулярно слою. На нижней плоской твердой поверхности поддерживается постоянный градиент температуры. Неоднородность поля температуры приводит к двум эффектам, способным вызвать движение жидкости термогравитационному, связанному с тепловым расширением жидкости и появлением архимедовых сил, и термокапиллярному (если вторая поверхность является свободной), связанному с появлением касательных напряжений на межфазной границе вследствие зависимости коэффициента поверхностного натяжения от температуры. [c.232]