Cтраница 4
Аналогичный эффект может иметь место, если неустойчивость Марангони усиливается гравитационной неустойчивостью. Взаимодействие этих двух типов неустойчивости имеет особое значение для аппаратов с горизонтальной межфазной поверхностью. Визуально, например, при использовании шшрен-методов наблюдения, указанные неустойчивости четко различаются: для неустойчивости Марангони характерна малая глубина проникновения и высокая интенсивность движений, тогда как для гравитационной - низкая интенсивность, но большая глубина проникновения. Это различие очень помогает при анализе результатов, полученных для разнообразных недисперсных ячеек с перемешиванием и контакторов с горизонтальным потоком. [46]
Это свидетельствует о существенном влиянии в этом случае неустойчивости Марангони. С другой стороны, для отрицательных систем требуется, чтобы минимальная скорость орошения была значительно выше. К тому же, когда в эксперименте дистилляция была заменена процессом испарения азеотропной смеси в воздушный поток, как и предсказывалось теорией, при концентрациях, соответствующих отрицательной системе, наблвдалжсь сжатие и распад пленки, что не имело места при концентрациях, при которых система становилась положительной. [47]
Величина межфазной поверхности в дисперсном состоянии зависит от эффекта Марангони двояко: последний влияет на образование капель и на их коалесценцию. [48]
Трудно в настоящее время определить относительный вклад эффектов Гиббса и Марангони в реальных системах. Пленочный эффект Гиббса можно вычислить, но проблематичным остается наличие градиента поверхностного натяжения. Эластичность Гиббса практически должна быть равна нулю для концентрированных растворов ПАВ, так как da / dc 0 при концентрации ПАВ выше ККМ. Однако такие растворы являются сильно эластичными. Исследования по затуханию волн позволят, вероятно, разъяснить эту проблему. Когда волна проходит вдоль жидкой поверхности раздела, наблюдается некоторое затухание: амплитуда колебаний уменьшается из-за разности значений вязкости по объему жидкости. Затухание значительно усиливается, если жидкость является раствором ПАВ или имеется нерастворимый монослой. В этом случае волны расширяют и сжимают поверхность, вызывая противосилы, которые отсутствуют в чистых жидкостях. [49]
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. [50]
В настоящее время отсутствуют данные систематических экспериментальных исследований влияния аффекта Марангони на течение жидких шшнок в экстракционных системах - типа жидкость - ад-кость с фиксированной межфазной поверхностью. Такая работа била проведена в Гронивгене j 23J применительно к насадочным колоннам для систем газ - жидкость. Сравнивались характеристики колонн, выраженные в единицах переносимого вещества, для двух направлений массопереноса и было установлено, что они в среднем в два раза больше при переносе ацетона или эфира в воду, чем при переносе в противоположном направлении. [51]
![]() |
Зависимость поверхностного натяжения от времени при различных температурах для н. раствора лаурата натрия. [52] |
Это различие между динамическим и статическим натяжениями известно как эффект Марангони. Эта проблема трудна из-за сложностей конвективного переноса, потенциальных энергетических барьеров адсорбции и стерических ограничений к проникновению молекул в адсорбционный слой, уже частично занятый молекулами ПАВ. Качественно ясно, что этот эффект является наибольшим в системах с очень разбавленными растворами высоко поверхностно-активных соединений, включающих высокомолекулярные поверхностно-активные вещества. [53]