Скорость массопередачи и 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]

Из (4.5) следует, что скорость массопередачи может увеличиться с увеличением абсолютной величины локальных градиентов поверхностного натяжения вдоль отдельной конвективной ячейки и с уменьшением ее линейных размеров. Анализ, выполненный в работе [120], не учитывает вклада гиббсовской адсорбции в баланс касательных напряжений по поверхности раздела фаз этот эффект учтен в работах [121, 122]. [c.97]

Влияние продольного градиента поверхностного натяжения на скорость массопередачи. Экспериментальные данные убедительно свидетельствуют об определяющей роли химической ре- [c.116]

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]

Экспериментальные данные по ускорению физической массопередачи обработаны в зависимости от величины продольного градиента поверхностного натяжения. Методика одновременного исследования в осциллирующей струе интенсивности массопередачи и динамического поверхностного натяжения может быть рекомендована для научно обоснованного поиска эффективных хемосорбентов. Указанная методика позволяет также сформулировать условие ( а/ л <0,7 дин/см ), при котором можно существенно упростить моделирование хемосорбционных процессов без постановки опыта по измерению скорости [c.223]

Изменение величины поверхностной скорости в хемосорбционном процессе. Известно [127], что если в ходе массообменного процесса поверхностное натяжение увеличивается к низу пленочной колонны, то скорость массопередачи возрастает по сравнению со случаем, когда градиент йа1(1х отрицателен. Аналогичный эффект проявляется и в насадочных колоннах [163]. По-видимому, наличие положительного градиента йв/йх приводит к увеличению, поверхностной скорости. [c.120]

Предложена теория согласно которой при движении капли поверхностно-активное вещество смывается в ее кормовую часть, приводя к образованию градиента граничного натяжения вдоль поверхности капли. Градиент граничного натяжения препятствует движению поверхности, вследствие чего поведение капли становится подобным поведению твердой сферы. Если массопередача через различные участки поверхности раздела фаз происходит с различными скоростями (как в случае движущейся капли), вдоль поверхности раздела могут образовываться градиенты концентраций и соответственно градиенты граничного (межфазового) натяжения. [c.202]

Предложено объяснение этого явления., основанное на изменении поверхностного натяжения в зоне пены на тарелке Так как стабилизация пены происходит в результате изменения поверхностного натяжения жидкой фазы при накоплении в ней компонента с высоким поверхностным натяжением на стыках пузырей, это предотвращает агломерацию. При небольших концентрационных градиентах в жидкости возникает неустойчивая пена, и скорость массопередачи снижается в соответствии с уменьшением стабильности поверхности. [c.31]

Турбулизация межфазной границы может быть обусловлена- также возникающими при тепло- или массопередаче локальными изменениями поверхностного натяжения. Учет влияния концентрационных и температурных изменений поверхностного натяжения на гидродинамику вблизи межфазной границы представляет собой весьма сложную и в настоян1ее время еще не решенную задачу (необходимо исследовать устойчивость решения уравнения Навье — Стокса по отношению к малым возмущениям — локальным изменениям скорости). Пока сделаны лишь первые попытки решения этой задачи [72, 73]. В частности, показано [72], что возможность возникновения неустойчивости существенно зависит от знака гиббсовой адсорбции растворенного вещества в состоянии термодинамического равновесия, а также от соотношения между кинематическими вязкостями соприкасающихся фаз и коэффициентами диффузии веществ, которыми обмениваются эти фазы. Объяснено явление стационарной ячеистой картины конвективного движения, вызванного локальными градиентами поверхностного натяжения [73].. Дальнейшие исследования в этой области наталкиваются на серьезные математические трудности. [c.183]

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]

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]

В процессе пленочной дистилляции весьма важной задачей является поддержание устойчивого режима течения пленки, предостерегающего ее от разрыва. Возможность разрушения пленки связана с существованием некоторого минимального расхода жидкости, при котором твердая поверхность перестает смачиваться жидкостью. Величина этого минимального расхода зависит от физико-химических свойств жидкости (вязкости, угла смачивания), а также динамических напряжений, связанных, например, с градиентом поверхностного натяжения. В случае ректификации этот градиент может возникнуть за счет непрерывного изменения состава жидкой смеси, либо за счет градиента температуры [245, 246]. В работе [247] экспериментально исследована скорость массопередачи при эквимолярной пленочной ректификации бинарных систем, протекающей в условиях поверхностной нестабильности. Для учета влияния градиента поверхностного натяжения на коэффициент массопередачи предложено полуэмпирическое уравнение, которое удовлетворительно согласуется с экспериментальными данными по ректификации бинарных смесей, таких, как четыреххлористый углерод—бензол и бензол—1,2-дихлорэтан. [c.125]

В некоторых случаях экспериментальные результаты, полученные при аналогичных условиях, приводили разных авторов к различным значениям коэффициента массопередачи. Обычно для объяснения подобного рода расхождений экспериментальных данных предполагалось, что пониженное значение коэффициента массопередачи связано со случайным наличием в используемой аппаратуре поверхностно-активных вегцеств. В этой связи было бы полезно учесть влияние поверхностного натяжения на границе фаз на скорость массопередачи. Подобная попытка была предпринята в работе Тимсона и Дюнна [12]. Благодаря вязкому трению поверхностный слой капли смещается по направлению движения сплошной фазы и концентрация поверхностно-активных веществ в слое уменьшается, вследствие чего вдоль поверхности капли возникает градиент поверхностного натяжения, что в свою очередь приводит к силам, стремящимся двигать поверхностный слой против движения сплошной фазы. Предполагая, что поверхностный слой подвержен действию лишь силы вязкого трения и силы поверхностного натяжения, авторы получили для скорости перемещения поверхностной пленки по отношению к ядру сплошной фазы Уа простое выражение [c.27]

Нестационарный характер массопередачи может привести к появлению на поверхности капли градиента поверхностного натяжения. При этом на поверхности возникает движение, направленное в сторону меньшего поверхностного натяжения, что приводит к изменению относительной скорости движения частиц на поверхности капли. Учет влияния градиента поверхностного натяжения провели Тимсон и Дюн [69]. [c.102]

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]

Первоначально это явление пытались объяснить с чисто механических позиций [107, 108]. Предполагалось, что ввиду сопротивления слоя сплошной фазы в зазоре между каплями необходимо, чтобы относительная скорость капель была не ниже некоторой критической величины. Высокое давление жидкости в зазоре между каплями долгое время не находило физического объяснения. В связи с тем, что неслияние капель чаще наблюдается при наличии массопередачи [93, 109], была выдвинута градиентная теория неслияния капель [110, 111], объясняющая повышение давления в зазоре между каплями возникновением на их поверхности градиентов межфазного натяжения. Предполагаемая схема процесса изображена на рис. 9-7. Так, если массопередача направлена из капли в сплошную фазу и межфазное натяжение растет с повышением концентрации экстрагируемого вещества (случай а), вследствие повышения его концентрации в зазоре между каплями на поверхности капли возникает движение, направленное в сторону меньшего поверхностного натяжения. Происходит ротационный отгон жидкости из пространства между каплями и слияние капель. Аналогичное объяснение получают и другие случаи ( —г). [c.295]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология