Конвекция поверхностная нестабильность поверхности

Протекание хемосорбционных процессов зависит от гидродинамики жидкостных потоков, но может, в свою очередь, оказывать существенное влияние на гидродинамическую обстановку (нестабильность поверхности — поверхностная конвекция). Поверхностная конвекция, по-видимому, сопровождает с различной интенсивностью большинство хемосорбционных процессов и в частности практически важные процессы поглощения кислых газов щелочными хемосорбентами. Важность изучения поверхностной конвекции связана с возможностью значительного увеличения скорости массопередачи. Изучение механизма влияния поверхностной конвекции на массопередачу позволит не только учесть влияние поверхностной конвекции, но и предсказать системы, обладающие этим эффектом. [c.5]

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]

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]

Методы, использующие визуализацию частиц, являются весьма распространенными они основаны на введении в исследуемую систему отражающих или рассеивающих свет мелких твердых частиц с последующей регистрацией их перемещения на фото- или кинопленке. Для визуализации конвективных ячеек диспергированные частицы впервые были применены Бенаром используя порошкообразные алюминий и графит, Бенар получил отчетливую картину ячеечной поверхностной конвекции в слое жидкости, подогреваемой снизу (ячейки Бенара [104]). Линде использовал споры грибка для изучения поверхностной конвекции при массопередаче гексана из воздуха в тетрахлорэтан. В такой постановке метод позволяет получать практически только качественную информацию, относящуюся к началу возникновения конвективной нестабильности поверхности и развитию конвективных ячеек. [c.103]

Приведены многочисленные опытные данные, указывающие на возможность изменения механизма переноса вещества при протекании необратимой химической реакции в жидкости вблизи поверхности раздела фаз. Речь идет о так называемой нестабильности поверхности (поверхностной конвекции), позволяющей при определенных условиях существенно ускорить процесс массопередачи. [c.223]

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]

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]

Приведенных иллюстраций достаточно, чтобы понять, что чисто гидродинамические приемы интенсификации процесса обессоливания для электродиализаторов с тонкими каналами являются недостаточными, и необходим поиск дополнительных приемов интенсификации [17, 31, 218]. В качестве эффектов, которые можно было бы использовать для такого рода интенсификации, в литературе обсуждаются, как упоминалось выше, три явления электроконвекцйя, гравитационная конвекция и экзальтация предельного тока. В качестве возможного механизма гидродинамической нестабильности упоминается также [34] эффект Марангони [219, 220]. Особенность проявления этого эффекта на границе мембрана/раствор может состоять в том, что величина поверхностного натяжения на поверхности мембраны является функцией межфазного скачка потенциала. В условиях гидродинамической и электрохимической нестабильности системы межфазный скачок потенциала может изменяться во времени и зависеть от координаты на поверхности мембраны. В результате появится тангенциальная составляющая поверхностного натяжения, совершающая флуктуации во времени и по поверхности мембраны. Это способно вызвать флуктуирующее движение межфазных слоев жидкости и усилить гидродинамическую нестабильность. [c.333]

Вспомним, что, разбирая в п. 3.1 первые численные модели турбулентной диффузии, мы отмечали, что различные модели строятся на разнообразных приближениях и используют разного вида параметризации. Так, Рьян и Харлеман [457] в своей модели учитывают изменчивость площади озера, молекулярную (но не вихревую) диффузию, вертикальную адвекцию и конвекцию, а также используют полный энергетический баланс свободной поверхности озера в качестве поверхностного граничного условия. Конвективный член вводится в расчеты для тех периодов времени, когда верхние слои эпилимниона становятся нестабильными (т. е. более плотными по отношению к нижележащим промежуточным слоям). Авторами используется простая схема энергетического баланса (рис. 7.4), в которой температура перемешанного слоя Гс. п задается следующей формулой [c.243]