Межфазная конвекция

Cтраница 2

В предыдущем разделе при рассмотрении опытов Томсона отмечено, что эффект Марангони может влиять на межфазную поверхность, если глубина проникновения межфазной конвекции соизмерима с толщиной жидких слоев. Ожидается, что эффект Марангони ответственен за значительное изменение поверхности контакта фаз в тех аппаратах, где часть межфазной поверхности существует в виде неподдерживаемых или поддерживаемых тонких пленок. При этих условиях процессы мас-со - и теплопередачи могут приводить к установлению градиента межфазного натяжения и в результате этого к движению межфаз-ной поверхности. [16]

Влияние ПАВ па коэффициент. [17]

Из-за сложности взаимосвязи гидродинамической обстановки в объеме фаз, межфазной динамики и массопередачи в настоящее время отсутствуют удовлетворительные способы предсказания скорости массопередачи при наличии межфазной конвекции. [18]

В горизонтальных экстракторах в условиях ламинарных потоков коэффициенты массопередачи, рассчитанные на основе пенетрацион-ной теории, могут быть использованы как исходные значения для исследования влияния межфазной конвекции. Выбор таких значений для ячеек с перемешиванием значительно затруднен из-за недостаточного знания гидродинамических условий в ячейке, поэтому Савистовский и Остин [53] выбрали для исследований межфазно устойчивые, частично смешиваемые пары жидкостей. [19]

Существует значительное количество статей, посвященных исследованию конвекции Бекара, Марангони, а также мшфазной неустойчивости. Однако явление межфазной конвекции остается предметом активного изучения, и ее исследования интенсивно развиваются. Учет межфазных границ привносит в гидродинамику и неравновесную термодинамику значительные трудности, поскольку в математическом описании задач эти границы проявляют себя не просто как граничные условия. Целью данной работы является об-суждение ряда явлений, возникающих при взаимодействии процессов переноса ( включая химические реакции) и эффектов, связанных с изменением мвжфазного натяжения. Фактически мы здесь ограничимся рассмотрением некоторых особенностей постановки задач. В дальнейшем рассматривается случай тонкого горизонтального жидкого слоя, контактирующего с окружающей газовой средой и испытывающего влияние вертикальных температурных, концентрационных и им подобных градиентов. [20]

При добавлении небольших количеств ПАВ [48, 57] коэффициент массопередачи уменьшается до значений, полученных при диффузионном режиме в отсутствие ПАВ. Это показывает, что поверхностно-активные вещества влияют на гидродинамику процесса, подавляя межфазную конвекцию. [21]

Хопфа [ 293 о переходе к турбулентному движению как о последовательности закритическях бифуркаций множеств теряющих устойчивость периодических ( или квазипериодических) решений уравнений Навье - Стокса в аналогичные множества более выймкой размерности и о возможности стабилизации таких решений при не очень большой надкритичности за счет нелинейных взаимодействий, т.е. возможности установления при подходящих условиях регулярных вторичных течений. Хотя применительво к развитию собственно турбулентности эта гипотеза оказалась неверной, она справедлива во многих других случаях и в частности при описании межфазной конвекции. [22]

Наблюдаемые узоры были более сложные, чем отмечаемые в работе Орелла и Вествотера. Однако это не вполне согласуется с другими наблюдениями Линде, а именно, что квазистационарные полигональные ячейки не наблюдаются при исходной концентрации поверхностно-активных веществ ниже 0 5 % и что низкая исходная концентрация ( малая поверхностная активность) приводит к образованию тонкой структуры межфазной конвекции, энергия которой недостаточна для образования конвективных ячеек. [23]

Поскольку проблемы возникновения упорядоченности или самоорганизации в различных открытых системах, обменивающихся с окружающей средой веществом и энергией, представляют общенаучный интерес, то особого внимания заслуживает сопоставление рассматриваемых межфазных эффектов с другими процессами, имеющими совершенно иную физическую природу. Примерами могут служить установление когерентного состояния в квантовом оптическом генераторе или фазовые перехода второго рода, теория которых была развита Л. Д. Ландау, Заметим, что в первом из этих процессов существенную роль играет нелинейность диссипативного характера, а для неравновесных фазовых переходов существенна недиесшгативная нелинейность [ 413 В то же время для процесса межфазного переноса, протекающего в условиях нестабильности поверхностного натяжения, характерны как диссипативные, так и недиссипативные нелинейности. Несмотря на это и многие другие отличия между межфазной конвекцией и упомянутыми процессами, по-видимому, между ними существует и ряд принципиальных сходств. [24]

Если поверхностнее натяжение, соответствующе з объемной концентрации меньше его значения на поверхности, то возникает локальная конвекция Марангош. Если система неустойчива по Марангони, то эффект вынужденной конвекции будет усиливать уже существующую межфазную турбулентность или изменять характер течения на межфазной поверхности в направлении к этому режиму. Однако если система устойчива по Марангони, то результирующая межфазная конвекция будет иметь вид осциллирующего движения, называемого возмущениями Марангони. При высокой интенсивности турбулентности в объеме, большой движущей силе и высоком значении величины dj - / dC частота и поверхностная плотность отдельных возмущений настолько возрастет, что они станут неразличимыми, и поведение жидкости на поверхности перестанет отличаться от межфазной турбулентности. [25]

Исследуемыми системами были изоами-ловый спирт - вода, бензол - вода, хлороформ - вода, гексан - вода, бензол - Гликоль и гексан - гликоль в состоянии насыщения. В обратном направлении происходит лишь очень слабая и кратковременная ( несколько секунд) межфазная конвекция осцилляторного типа. [26]

Но поскольку ССА всегда меньше, чем да то величина ( Эос А / ЭЗ4) всегда положительна. Следовательно, знак Эуто / Ъ t зависит только от знака Эг / 9кд, т.е. от того, является ли система положительной или отрицательной. Если система положительная, то величина Joo / ut отрицательна, при этом эффект Марангони ( межфазная конвекция) способствует подводу жидкости к участкам с меньшей толщиной и, следовательно, препятствует локальному утоньшению пленки. Такая система является самовосстанавливамцейся и стремится сохранить существующую геометрическую конфигурацию фаз. С другой стороны, для отрицательной системы ускоряющееся утонь-шейие пленки приводит к ее преждевременному разрыву и, таким образом, к изменению конфигурации фаз. [27]

Эти явления отмечаются не только на каплях, но и на плоской поверхности раздела фаз. На фото 6.18 показана [51] одновременная массопередача фенола и пропионовой кислоты в системе четырех-хлористый углерод - вода в горизонтальном прямоточном смесителе. Концентрация и направление массопередачи выбраны таким образом, чтобы избежать образования концентрационных вихрей, часто затемняющих картину, а иногда вызывающих истинную межфазную конвекцию. Именно это происходило при переносе пропионовой кислоты из четыреххлористого углерода в воду и фенола в обратном направлении. [28]

Очевидно, Бенар понимал важную роль поверхностного ватяжэния в данной проблеме, но он не поставил вопрос, представлявши сейчас для нас особый интерес: каким образом и в какой степени поверхность раздела жидкость - газ воздействует на наблюдаемые конвективные потоки или испытывает их влияние. До сих пор мы не располагаем законченной теорией конвекции Бенара. Однако межфазная конвекция столь тесно связана с химической технологией, материаловедением и теорией роста кристаллов [ J7 - I91, что многие аспекты проблемы уже выяснены. [29]

Для обычных жидкостей при нагревании слоя снизу число Ма-рангони - положительная величина. Хотя деформация поверхности раздела ими также не рассматривалась ( б - 0), эти работы открыли путь к настоящему пониманию межфазной конвекции. [30]

Страницы: 1 2