ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетика роста и растворения пузырьков газа в жидкости из "Газовые эмульсии" Закономерности роста и растворения пузырьков газовой фазы играют важнейшую роль ири рассмотрении процессов получения и разрушения газовых эмульсий, а также их свойств. Без знания этих закономерностей невозможно понять характер процессов, протекающих в газовых эмульсиях. [c.29] Рост и растворение газовых пузырьков в жидкости — типичные процессы переноса, происходящие между сферой и окружающей средой они детально изучены на примере теило- и массо-обмена в самых различных системах. Однако специфика свойств газов и жидкостей накладывает на эти процессы дополнительные особенности. [c.29] Различные авторы пользуются различными кинетическими моделями для описания фазовых переходов в системах пузырек газа — жидкость, что приводит к выводу различных уравнений. Например, в работах [24, 75, 76] ио изучению роста и растворения пузырьков воздуха в вискозе дается линейная зависимость радиуса пузырька от времени, тогда как в работе [52] она квадратичная. [c.29] Известно большое число исследований массообменных процессов в системах иузырек газа или группа пузырьков — жидкость (суммировано в [24,25, 35, 59, 67, 75, 77—79]). В статьях Гал-Ора [80, 81] дан обзор новых работ по процессам в дисперсных системах газ — жидкость. Сделан критический анализ наиболее распространенных моделей и произведена пх экспериментальная проверка иа примере пузырьков газов, находящихся в низкомолекулярных жидкостях [82, 83] и в растворах полимеров [25, 84]. Одиако, несмотря на кажущуюся изученность процессов массопереноса в дисперсных системах газ — жидкость, они еще далеки от выяснения. [c.29] При десорбционных процессах первая и третья стадии меняются местами. [c.29] Массоперенос в жидкой фазе может происходить за счет как молекулярной, так и конвективной диффузии. Первая возникает при взаимонеподвижных фазах, вторая же — при значительных скоростях перемещения одной фазы относительно другой. [c.30] Входящие в это уравнение концентрации растворенного газа могут быть выражены через его парциальные давления, если воспользоваться уравнением Генри (1.6). [c.31] Уравнение (1.36) справедливо для плоской диффузионной пленки, т. е. когда толщина пленки б существенно меньше радиуса пузырька Гд(б С д) и не меняется во времени. Близкий к этому случай реализуется, например, если на поверхности раздела жидкость — газ образуется достаточно толстая адсорбционная пленка, которая и оказывает основное сопротивление процессу массообмена. [c.31] Движущая сила процесса массопереноса зависит от давления газа в пузырьке, описываемого уравнением (1.16). Для очень маленьких пузырьков в соответствии с уравнением (1.16) давление газа в пузырьке заметно зависит от поверхностной энергии. Чем больше радиус пузырька, тем эта зависимость слабее. [c.31] При условии независимости движущей силы процесса от радиуса пузырька интегрируем обе части этого уравнения в пределах от Гд, о до Гд и то = О до т. [c.31] Некоторые результаты этих авторов приведены на рис. 1.13. Хорошее соответствие данных закономерностям процессов переноса, когда лимитирующей является диффузия через поверхностную пленку, здесь весьма наглядно подтверждается действительным наличием жидкостной пленки. [c.33] Близкие зависимости могут быть получены на основе работы Эпштейна и Плессета [90] после упрощения полученных ими выражений. [c.34] В этих же координатах на рис. I. 14 графически иллюстрируется применимость уравнения (1.48) для процесса диффузионного роста и растворения пузырька. [c.35] Похожую зависимость для роста газовых пузырьков воздуха в воде предполагают Классен и Мокроусов [59, 60], что подтверждается их экспериментальными данными, приведенными на рис. I. 8. [c.35] Подробные исследования кинетики растворения пузырьков различных газов в нескольких видах жидкостей проведены в работе [91]. Они подтвердили квадратичную зависимость радиуса пузырька от времени и позволили найти соответствующие коэффициенты диффузии газов. [c.35] Более точное рассмотрение процессов массопереноса при росте или растворении пузырьков газа в жидкости требует учета нестационарности процесса из-за непостоянства движущей силы, вызванного зависимостью концентраций растворенного газа от времени. Строго говоря, концентрация растворенного газа в массе жидкости на конечном расстоянии от поверхности пузырька по мере развития фронта диффузии меняется. Равновесная концентрация газа в жидкости на границе с газовой фазой также не постоянна, а зависит от радиуса пузырька, поскольку его уменьшение сопровождается изменением давления газа по уравнению (1.16). [c.36] Здесь Ср, о(т) и Ср, оо(т) — изменяющаяся во времени концентрация газа у поверхности пузырька и в массе жидкости на расстоянии, максимально удаленном от поверхности пузырька. [c.37] Решение этих уравнений для ряда случаев приводится в работах [67, 90, 91]. [c.37] На рис. I.14 приведены результаты расчетов процессов роста и растворения пузырька, полученные по уравнению (1.49) при различных относительных пересыщениях или недосыщениях жидкости растворенным газом S = С г, оо(т)/Ср, о(т). Для пересыщенного раствора 1, для недосыщенного О 1. Эти данные приведены для случая Сг.о( т) =Сг, o = onst. Вид кривых на рис. I. 14 свидетельствует о том, что в условиях квазиста-ционарного решения, проведенного выше, данные получаются достаточно близкими к случаю более точного решения с учетом нестационарности процесса. [c.37] Вернуться к основной статье