Конвекция поверхностная натяжение поверхностное

Влияние термической конвекции рассматривалось и в некоторых исследованиях других процессов горения. Известно, что распространение пламени вдоль горючих жидкостей при температуре ниже температуры вспышки существенно зависит от течений, возникающих в жидкости. Расчет этих течений, управляемых силами поверхностного натяжения и выталкивающими силами, проводился в работах [75, 78, 97—99]. Из других исследований процессов горения можно назвать работы, посвященные изучению развития и распространения пламени [9, 27, 39, 71] и обзору особенностей пожаров в зданиях [25, 26]. [c.414]

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]

Размер пузырьков пара в момент отрыва от поверхности зависит от результирующего действия гравитационной силы, от поверхностного натяжения и от конвекции окружающей жидкости. Кроме того, силы сцепления между жидкостью и смачиваемой поверхностью также оказывают влияние на образование пузырьков. на их форму и на отрыв от поверхности. [c.106]

При <0,15 не следует пользоваться табл. 6. Для очень малых нагревателен силы поверхностного натяжения намного больше инерционных и гидродинамическая теория для критического теплового потока при кипении в большом объеме неверна. В действительности при очень низких <0,01 отсутствуют пузырьковое кипение и максимум и минимум на кривой кипения. Тогда кривая кипения имеет участок свободной конвекции, переходящий непосредственно в область пленочного кипения (рис. 8). [c.375]

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]

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]

Неравномерное распределение плотности зарядов на поверхности экранированной капли ртути обусловливает неравномерность поверхностного натяжения вдоль капли в результате этого поверхностный слой ртути стремится двигаться к местам с более высоким поверхностным натяжением, вызывая при этом движение внутренних слоев ртути и вовлекая в движение раствор. Слой раствора, непосредственно прилегающий к поверхности электрода, движется с наивысшей скоростью при удалении от поверхности электрода в глубь раствора скорость движения уменьшается. Следовательно, деполяризатор доставляется к электроду не только путем диффузии, но и за счет конвекции, что приводит к увеличению наблюдаемого тока над предельным диффузионным. Если капля ртути служит катодом, а анод расположен под каплей, то нижняя часть капли, где плотность тока и, следовательно, поляризация наибольшие, имеет более отрицательный потенциал, чем у шейки капли. Если потенциал электрода соответствует положительной ветви электрокапиллярной кривой, как это имеет место в случае положительных максимумов, то поверхностное натяжение в низу капли больше, чем около шейки, и, следовательно, поверхность ртути перемещается от шейки капли к ее нижней части, увлекая за собой прилегающий слой раствора в том же направлении. Вследствие конвекции раствора к шейке капли подаются свежие порции деполяризатора, тогда как к нижней ее части подходит раствор, частично уже обедненный деполяризатором. В результате этого еще больше увеличивается разность потенциалов между нижней частью и шейкой капли. Неравномерное распределение поверхностного натяжения выравнивается, и движение поверхности прекращается при приближении потенциала электрода к электрокапиллярному нулю. [c.416]

На границе раздела фаз вследствие неоднородности состава и температуры поверхности могут возникать локальные касательные напряжения, вызванные силами поверхностного натяжения, и может измениться поле скоростей вблизи поверхности и даже в объеме жидкости, что обусловлено действием вязких сил. Это явление получило название нестабильности поверхности или соответственно концентрационно-капиллярной конвекции (эффект Марангони) и термокапиллярной конвекции. При определенных условиях нестабильность развивается в стационарную поверхностную конвекцию при этом движение жидкости в целом является устойчивым. [c.92]

Качественно упрощенная физическая картина развития нестабильности следующая. Пусть в точке 1 концентрация растворенного вещества выше, чем в точке 2 (рис. 4.1), и первоначальное возмущение скорости направлено от точки 1 к точке 2. Если теперь с1а/с1с>0, то поверхностное натяжение в точке 1 выше, чем в точке 2. Поскольку система стремится к состоянию с минимумом свободной энергии, будет наблюдаться сжатие поверхности в точке 1 и расширение в точке 2. Движение поверхности направлено против первоначального возмущения, и возмущение затухает. Если же с1а/с1с<0, то движение поверхности совпадает с первоначальным возмущением и приводит к его усилению. В движение вовлекаются и нижележащие слои жидкости, т. е. можно говорить о развитии самопроизвольной поверхностной конвекции. [c.94]

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что в жидкой фазе линейный размер конвективных ячеек (глубина проникновения поверхностной конвекции) соизмерим с толщиной диффузионного пограничного слоя, а масштаб скорости ячеек соизмерим с коэффициентом массоотдачи в газовой фазе интенсивность поверхностной конвекции недостаточна, чтобы оказать заметное влияние на скорость массоотдачи. Величина Ор определена из расчета. Расчет не учитывает интенсивную гиббсовскую адсорбцию [29], наблюдаемую в растворах сильных ПАВ, и прочие поверхностные эффекты, т. е. основан на использовании величины статического, а не фактического (динамического) поверхностного натяжения. Вероятно, этим объясняется расхождение экспериментальных и теоретических критических значений чисел Марангони. [c.98]

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]

Безразмерный комплекс h/v характеризует интенсивность поверхностной конвекции при хемосорбции по своей структуре он аналогичен критерию Ке. Роль скорости в нем играет диффузионный поток компонента, связывающегося в химическое соединение и имеющего, как и скорость, размерность м/с (при выражении количества поглощаемого вещества в м ). Комплекс к/у характеризует соотношение сил поверхностного натяжения, непрерывное генерирование которых обусловлено протеканием хемосорбционного процесса и силами вязкости. Близкий подход использован А. А. Гухманом для анализа процесса теплообмена при кипении, протекающего под сильным воздействием массообмена помимо обычного критерия Реж рассматривается также число Рейнольдса, в которое входит скорость паров, отделяющихся от поверхности. В дальнейшем обозначим [c.127]

При барботаже поверхностная конвекция, как видно из табл. 4,4, проявляется значительно слабее. Опыты в дисковой колонне показали, что величина % занимает промежуточное положение между соответствующими значениями для стекающей пленки и для барботажного реактора. Таким образом, с увеличением интенсивности турбулентности поверхностная конвекция ослабевает, что объясняется, по-видимому, более быстрым выравниванием поверхностного натяжения по продольной координате. [c.138]

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]

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]

В г 1 а п Р. L. Т., V i V i а п J. Е., М а у г S. R., Ind. Eng. hem., Fund., 10, 75 (1971). Возникновение конвекции при десорбции из воды понижающих поверхностное натяжение растворенных веществ (и исследование влияния этой конвекции на массоотдачу в жидкой и газовой фазе и поверхность их контакта). [c.279]

Перенос массы и энергии через границу раздела фаз нарушает равновесие сил на межфазной границе и обусловливает (дуги 7, S) местные неравномерности ее поверхностного натяжения (AJ. Локальные изменения поверхностного натяжения (А ) являются основной причиной (дуга 14) возникновения межфазной спонтанной конвекции (МСПК), которую можно подразделить на две категории упорядоченную (МСПК-У) и неупорядоченную (МСИК-НУ) [211. [c.28]

Свободная конвекция может также возникать как результат других разностей потенциалов, таких, как радиен-ты поверхностного натяжения и магнитного поля. Одиако здесь эти специальные вопросы не рассматриваются. Совместное действие свободной и вынужден 1ЮЙ конвекции обсуждается в 2,5.9 и 2.5.10. [c.274]

В более поздней работе Ван Стралена [10] дано объяснение многих явлений, указанных выше. Ван Стрален показал, что в бинарных смесях часто наблюдается максимум критического теплового потока, соответствующий наименьшей скорости роста пузыря и наибольшей величине 1г/ — х1. Низкая скорость роста пузыря значительно снижает коэффициент теплоотдачи от поверхности нагрева к кипящей жидкости при существенном росте перегрева стенки. Критический тепловой поток можно рассматривать как сумму двух членов, один из которых обусловлен прямым парообразованием на поверхности нагрева, а второй — конвекцией горячей жидкости от поверхности нагрева, связанной с косвенным испарением в пузырь на расстоянии от поверхности нагрева. В [16, 17] предполагается, что даже для чистых жидкостей второй член существен. В [17] изучалось влияние характеристики /, которая названа параметром конвекции и представляет собой баланс сил инерции, поверхностного натяжения и вязкости [c.417]

Перенос массы и энергии через границу раздела фаз нарушает равновесие сил на межфазной границе и обусловливает местные неравномерности ее поверхностного натяжения. Локальн.ые изменения поверхностн.ого иатяже-ння являются основной причиной возникновений межфазной спонтанной конвекции. [c.106]

Капли небольшого размера, обладающие невысокой скоростью перед взаимодействием, при умеренной температуре поверхности оседают на ней в виде полусфер, так как действие силы тяжести невелико по сравнению с дейстаи-. ем силы поверхностного натяжения (предполагается, что жидкость капли смачивает поверхность теплообмена). Затем происходит испарение капли, причем теплота подводится через основание полусферы от стенки, а также через сферическую поверхность от парогазовой смеси (конвекцией и излучением) и от участков поверхности стенки, не занятых соседними каплями. Представляет интерес анализ гипотетического режима струйного охлаждения, при котором устанавливается динамическое равновесие между массовым потоком пара, генерируемого закрепленными каплями, и массовым потоком капель, поступающих на стенку. [c.24]

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]

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]

Поверхиостиое иатяжеиие не влияет на коэффициент массоотдачи Рж в условиях ламинарного течения жидкости. При турбулентном течении р обратно пропорционален поверхностному натяжению в степени около Vз [21]. 11ри добавлении поверхностноактивных веществ могут наблюдаться локальные изменения поверхностного натяжения и, как следствие, поверхностная конвекция и увеличение скорости массопередачи. Изменение величины а в направлении движения жидкости также способствует образованию конвективных токов вблизи поверхности [22]. В ряде случаев, наоборот, при добавлении ПАВ изменяется структура поверхностного слоя таким образом, что коэффициент массоотдачи р уменьшается. [c.55]

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]

Ускорение массопередачи за счет поверхностной конвекции Р необходимо учитывать при подборе новых хемосорбентов. Протекание химической реакции оказывает существенное влияние на динамическое поверхностное натяжепие, т. е. на поверхностное натяжение, измеренное непосредственно при протекании химической реакции. [c.68]

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]

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]

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]

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]

Воздействовать на интенсивность конвективных потоков можно разными способами, прежде всего, путем кристаллизации в условиях малоградиентных температурных полей, при которых критерии Грасгофа и Прандля незначительны. Этот способ, однако, не всегда применим, поскольку, как отмечалось выше, в большинстве случаев требуются высокоградиентные температурные поля. При выращтаании металлических монокристаллов, например, для создания условий ослабленной термокошек-ции, используется магнитное поле, а также невесомость, однако конвекция Марангони, определяемая температурной зависимостью поверхностного натяжения расплава, может внести суш,ественные коррективы в процесс массопереноса. [c.63]

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]

Из экспериментальных работ, посвященных изучению влияния эффекта поверхностной конвекции на скорость массопередачи без химической реакции, необходимо отметить исследования [123, 125—128]. П. Бриан с сотр. [125] в пленочной колонне из разбавленных водных растворов десорбировали в азот вещества, понижающие поверхностное натяжение (метилхло-рид, этиловый эфир, триэтиламин, ацетон). Интенсивность нестабильности критерия Марангони оценивали трассерным методом в качестве инертного трассера использовали для жидкой фазы пропилен, для газовой фазы — воду. Результаты работы свидетельствуют о том, что по достижении критического значения числа Марангони коэффициент массоотдачи в жидкой фазе увеличивается, причем максимальное увеличение составляет 3,6 (по сравнению с десорбцией пропилена из воды). Это косвенно свидетельствует о существовании поверхностной конвекции в жидкой фазе. В газовой фазе коэффициент массоотдачи оставался постоянным. [c.98]

Химическая реакция, изменяя концентрации реагирующих веществ и температуру поверхности, влияет тем самым на величину поверхностного натяжения. Увеличивается вероятность возникновения флуктуаций состава и температуры на поверхности жидкости, поскольку в этом случае поверхность формируется из нескольких компонентов, число которых может заметно превышать число компонентов при физической массопередаче. Учитывая также высокую скорость протекания массообменных процессов с химической реакцией, следует ожидать при хемосорбции весьма специфичного проявления эффекта поверхностной конвекции по сравнению с физической массопередачей. Особенно это касается процессов массопередачи с необратимой химической реакцией. Как правило, такие процессы существенно неравновесны это позволяет высказать предположение о том, что отклонение подобных систем от равновесия во многих случаях превышает критическую величину. По Эбелингу [104] это является одним из необходимых условий для возникновения и развития упорядоченных конвективных структур вблизи границы раздела фаз. [c.99]

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]