Cтраница 3
Возникновение УМЭ можно легко наблюдать, если наслоить углеводород ( масляная фаза) на водный раствор эмульгатора. Спустя некоторое время на границе раздела фаз появляется тонкая молочно-белая прослойка, постепенно утолщающаяся в сторону водной фазы. Это явление обусловлено гидро динамическими эффектами поверхностной турбулентности и конвекции ( массопереноса) через границу раздела фаз. В результате спонтанно развивается односторонний перенос углеводорода в водную фазу в форме УМЭ. Отдельные капельки ее имеют коллоидные размеры ( d l мк) и защищены адсорбционными слоями, которые связывают их в сплошную гелеобразную структуру. [31]
Обычно считают, что эти три механизма будто бы взаимно исключают друг друга. Однако более подробное изучение приводит к выводу, что все они взаимосвязаны. Так, поверхность жидкости принимает пальцеобразную форму вследствие поверхностной турбулентности. Этот процесс достаточно продолжителен: он протекает в течение минут и даже часов. Возможно, что такая форма жидкости образуется также и в результате взаимной диффузии молекул обеих жидкостей через поверхность раздела. С другой стороны, неравномерная диффузия сама может послужить причиной поверхностной нестабильности, как это будет рассматриваться далее. Отрицательное поверхностное натяжение обусловливает термодинамическую неустойчивость и как следствие этого - движение жидкости и разрушение поверхности. Таким образом, на кинематику течения жидкости отрицательное а влияет так же, как и уменьшение а, но более интенсивно. [32]
Обычно считают, что эти три механизма будто бы взаимно исключают друг друга. Однако более подробное изучение приводит к выводу, что все они взаимосвязаны. Так, поверхность жидкости принимает пальцеобразную форму вследствие поверхностной турбулентности. Этот процесс достаточно продолжителен: он протекает в течение минут и даже часов. Возможно, что такая форма жидкости образуется также и в результате взаимной диффузии молекул обеих жидкостей через поверхность раздела. С другой стороны, неравномерная диффузия сама может послужить причиной поверхностной нестабильности, как это будет рассматриваться далее. Отрицательное поверхностное натяжение обусловливает термодинамическую неустойчивость и как следствие этого - движение жидкости и разрушение поверхности. Таким образом, на кинематику течения жидкости отрицательное ст влияет так же, как и уменьшение а, но более интенсивно. [33]
Обычно считают, что эти три механизма будто бы взаимно исключают друг друга. Однако более подробное изучение приводит к выводу, что все они взаимосвязаны. Так, поверхность жидкости принимает пальцеобразную форму вследствие поверхностной турбулентности. Этот процесс достаточно продолжителен: он протекает в течение минут и даже часов. Возможно, что такая форма жидкости образуется также и в результате взаимной диффузии молекул обеих жидкостей через поверхность раздела. С другой стороны, неравномерная диффузия сама может послужить причиной поверхностной нестабильности, как это будет рассматриваться далее. Отрицательное поверхностное натяжение обусловливает термодинамическую неустойчивость и как следствие этого - движение жидкости и разрушение поверхности. Таким образом, на кинематику течения жидкости отрицательное о влияет так же, как и уменьшение о, но более интенсивно. [34]
Изменение поверхностного натяжения в процессе массопередачи может явиться в некоторых случаях источником возникновения так называемой поверхностной турбулентности ( эффект Ма-рангони), ведущей к снижению сопротивления одной из фаз. Поверхностная турбулентность затухает при уменьшении движущей силы; поэтому возрастание К с увеличением движущей силы может свидетельствовать о возникновении поверхностной турбулентности. Однако до сих пор неизвестны работы, подтверждающие возникновение поверхностной турбулентности в условиях абсорбции. [35]
Принцип аддитивности сопротивлений не может быть использован, пока надлежащим образом не определены все сопротивления. Если на границе раздела фаз имеется поверхностно-активное вещество, то разумеется, нужно учитывать диффузионное сопротивление поверхности раздела. Кроме того, при наличии поверхностно-активного вещества возможны изменения kc или kY либо обоих коэффициентов одновременно. Даже когда поверхность является чистой, под воздействием массопередачи может возникнуть поверхностная турбулентность, которая значительно повышает коэффициенты массоотдачи в одной или в двух находящихся в контакте фазах. [36]
При построении количественной теории возникновения нестабильности использованы упрощенная двумерная модель вращающихся ячеек, которая качественно согласуется с различными экспериментальными наблюдениями, полученными впоследствии. Позднее Брайэн, Смит и Росс [17, 18, 19] высказали предположение, что адсорбционный слой Гиббса может оказывать сильное стабилизирующее влияние на конвективные потоки Марангони. При анализе они учитывали эффект, связанный с адсорбцией Гиббса, который был введен в раннюю теорию гидродинамической устойчивости, и достигли более приемлемого соответствия с экспериментальными наблюдениями. Очевидно, однако, что потребуются еще многочисленные исследования, прежде чем станет достаточно понятным явление поверхностной турбулентности и наступит момент, когда теория окажется пригодной для проведения инженерных расчетов. [37]
Если фазы находятся в относительном движении, характер поверхностной конвекции становится турбулентным. Это выражается в том, что сокращения и растяжения поверхности раздела фаз происходят гораздо сильнее. Поток вещества, обусловленный такими изменениями поверхностного натяжения, интенсифицирует перенос целевого компонента через межфазную границу и вызывает последующее сильное его перемешивание внутри каждой фазы. При больших значениях градиента концентрации целевого компонента у поверхности раздела фаз и значениях градиента поверхностного натяжения, близких к критическим, поверхностная турбулентность может иметь место вдоль всей межфазной границы; при малых значениях градиента концентрации целевого компонента поверхностная турбулентность может наблюдаться лишь на части поверхности раздела. [38]
Если фазы находятся в относительном движении, характер поверхностной конвекции становится турбулентным. Это выражается в том, что сокращения и растяжения поверхности раздела фаз происходят гораздо сильнее. Поток вещества, обусловленный такими изменениями поверхностного натяжения, интенсифицирует перенос целевого компонента через межфазную границу и вызывает последующее сильное его перемешивание внутри каждой фазы. При больших значениях градиента концентрации целевого компонента у поверхности раздела фаз и значениях градиента поверхностного натяжения, близких к критическим, поверхностная турбулентность может иметь место вдоль всей межфазной границы; при малых значениях градиента концентрации целевого компонента поверхностная турбулентность может наблюдаться лишь на части поверхности раздела. [39]
Увеличение сопротивления массопереносу при наличии ПАВ может быть следствием двух причин. Одна из них состоит в том, что уменьшается поверхностное натяжение. При этом коэффициент поверхностного натяжения становится слабо зависящим от концентрации целевого компонента. Другой причиной является возникновение поверхностной вязкости. Следствием указанных причин является уменьшение потока целевого компонента вдоль поверхности раздела фаз, вызванного либо вынужденным течением, либо эффектом Маран-гони. Снижение скорости массопереноса, обусловленное добавлением ПАВ в систему, при наличии поверхностной турбулентности может быть очень заметным. В некоторых системах пленка ПАВ оказывает непосредственное сопротивление массопереносу. [40]