В.Г. Левич - Физико-химическая гидродинамика (1124062), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Я. В. Лурдина проводились измерения пвсдельпого тока па поверхность кольцевого электрода. Рабочей поверхностью служила тонкая кольцевая полоска на поверхности диска. Осшшпзя часть поверхности дисьз бь>ла «ззлакировзп,ш. 318 прохождвиив токов через растворы электролитон (гл. ч> Измерения выполнялись В. А. Авдеевой и ил>ели предварительный характер.
В одной серии измерений радиус кольца г составлял 0.825 слп ширина кольца 0,028 слз. В лругой серии измерений радиус кольца был равен 1,1 см, ширина 0,15 сж. В обоих случаях иаблюдалось требуемое теорией возрастание предельиого тока по сравнению с прелельпым током иа поверхность целакироваииого диска (см. э 18). Однако полного количествеииого совпадения с расчетным значением предельного тока пока пе наблюдалось. В первом случае, когда ширина кольца была меньшей, изчсргиное значение отношения среднего предельного тока иа поверхпость кольца к предельному току иа поверхность иелакироваииого лиска составляло 2,2. Согласно формуле (18,25) теоретическое значение этого отношения должно быть равно трез>.
Во втором случае измеренное и вычислеииое зиачеиия указаииого отношения соответствеиио раппы 1,6 и 1,9. В обоих случаях рассчитанное значение отпошеиия предельиых токов было иа 20 — 30>>>о выше, чем измерепиое. Сейчас трудно указать иа возможиую причину расхо>кде>шя измерепных и ВычислепТолигииа диффучиоиивго слоя (слз) иых значений, Йля экспериментальной проверки теории лиффузиопиого потока при сстествевпой коивекции могут быть использованы данные. получеииые Бреииером !24!.
В его опытах рас;вор, находя>пийся в состояиии есге- Изнереннзн Вн >незеннзн 0,032 (осажленне меди) 0,037 0,034 (оса,аленке никеля) 0,030 0,035 0,032 ствеипзй копвекции. виезапио замораживался. После этого топкие >лов заморо>кгщ>ого раствора, прилегающие к поверхности алек "рода, срезались и подвергались количествеииому анализу для опренелеиия состава. В указанной выше (Э 28) работе Кейлегаца был проведен анализ даииых Бреннера, которые оказались в хорошем согласии с теорией.
Это иллюстрируется табл. 8, в которой приведены толщииы диффузиоииых слоев при осаждении различных металлов лля разных плотностей тока. Значительно более обстоятельная проверка теории была произведена в серии работ Н. Ибла (25!. Ои устаиоьил. что образоваиие па электроле плотных (блестящих) металлических осадков возница»' при переходе режима электролиза к предельному диффузионном) току, Измереиия толщины осадков позволяют благодаря этому определять значение предельного тока, достигаемого при естествещ>ой копвекции.
3 ! ',> д 57! ткгш ггнтный ггжим тьп>кгния жилкооп> Во нзбс>каиис эффектоя рзссся>гия н возникновения всякого рода помех. вертикальный электрол был окружен со всех сторон спенизльной за>интой. В >гз»ерсггиях 1!бла была найдена зависимость плотносгп аиг)>фузио>г>гого тока от коннептра- нии раствора С.>>50> в широком н»тсрвзлс (от 0,0! ло 1 .коль)лишр) изчсншнш кондсптрадни. Результаты этих намерений нривслены гаа на рис.
59. Реаультзты описываются эмпнричешсой формулой аа ио!ги> >ля г», — со 'Р Д г а Это с большой степенью то >иости совпадает с тсоретическим законом 123,29). Точнос>ь г 03 г иолу данными й 57. Количествеп>гая проверка теории. Турбулентный режим движения жидкости Нз практике, помимо ламинарного режима лвижспня >к»>кости, чзсто прихолится встрсчаться с турбулснт>гым двизгсггнс>г вблизи поверхности рсакпии. Турб>улснтное тсчсннс жилкости в пограшшном слое наблгодзстся при весьма энергичном ртзмешивзнии раствора, производимом »ля дости>кения особенно боль>них значений диффузиошгых потоков. По этой причине опытная провсркз теории при очень больших числах Рейнольдсз прсдстзвляла сущгственный интерес.
Вьгше у>ко указыва>ос>» что для устзновления правильности теоретической харзктерист>, » турбглснтности вблн»>г поверх>гост>г твсрдого тслз проверка ,Огни а измерении, достигнутзя в работе 1!бла, пг>зг>влила ему проверить формулы 123,29) даже с коли гественной стороны.
Средний предельный ток нз плзстинку вьшотой д согласно 123,30) !щ, = -,- гь Лля раствора С»50„при кошшнтрзцш> 0,1 мо,гь/линг>> н те>гпс'> 4 ратуре 22,о" С вычисление по формуле г'„я = —,1 приводит к значению 1»р —— 21,6 .гга!сзгз. Экспериментальное значение плотности тока, при котором начинастся образование плотного осадка, гто отвечает режиму пре,гельпого токз, при наличии зашиты катода составляет 18,0 ага.гс.>гг, в отсутствие зашиты — 20,3 .гга)с.>гг. Тшсим обрааом, количествешгос соглзсис теор>ш> с экспсриментом оказывзется вполне уловлстнорнтсльпым. Этот >ке затор, испол>,зуя электрол, составлснный из полосок рззмсром ло 3 слг. провсрял на опыте закон распредслгния токз по повсрхности элсктродз. Творо- г 3 тичесьзя формулз — =- — хорошо подтверждается опь.тпыми гя, 4 Зго пгохо>кдш>ня токов чегез ялствогы элактголитов [гл.
>и произведенных расчетов экспериментальными измерениями имела ре. шающее значение. Изучение И. А. Багоцкой !26! диффузионных потоков в области турбулентного течения в пограничном слое позволило одно. значно решить вопрос о структуре турбулентного потока вблизи поверхности твердого тела. В поставленных ею опытах измерялся диффузионный поток на поверхность вращающегося лиска. Измерения проводились для случая электрохимических реакций восстановления кислорода и выделения водорода. Определялся предельный диффузионный ток на поверхность вращающегося дискового электрода. Электрод представлял собой медный аиальгамированный диск диаметром 6 см. Как и в работе Б.
Н. Кабанова, верхняя сторона лиска и ось вращения диска были прикрыты изолирующим кожухом, выточенным из плексигласа, так что реакция происходила только на нижней поверхности диска. Диск был насажен на вал электромотора, число оборотов которого точно регулировалось. Число оборотов диска в опытах И. А. Багоцкой варьировалось в интервале 500 — 1750 об/жим. Соответствующие числа Рейнольдса лежали между 4,5 ° 10' и 1,6 ° 10'. Анод представлял платиновую сетку размером 6 Х 6 см, лр>каншую на дне сосуда с раствором.
Объем раствора 5,3 и. Электролитом служил 0,1 н. КОН и 0,2 и. КС1+ -1-7 ° 10 ' н. НС1. Верх>шй предел скорости вращения устанавливался тем. что при очень большом числе оборотов воронка, образовавшаяся у оси вращающегося диска, способствовала попаданию пузырьков воздуха пол диск и режим размешивания нарушался. В опытах проводилось измерение предельного тока на дисковый электрод для молекул кислородз и ионов водорода. Диффузионный ток, переносимый молек)лами кислорода, измерялся по предельному току при реакции восстановления 0>е+-4Н+ + 4е = 2Н»0 в растворе 0,!и.
КОН. Концентрация кислорода в растворе измерялась по методу сравнения с полярографическими измерениями предельного тока в том»;е растворе. Постоянство концентрации кислорода в растворе обеспечивалось растворением кислорода воздуха. Диффузионный ток, тереносимый ионами водорода, измерялся в растворе 0,1 и. КС!+' ° 10 'н, НС!. Постоянство концентрации водорода поддерживалось тем, что в качестве анода применялась палладированная платина, насыщенная водородом. В результате измерений была установлена зависимость предельных диффузионных токов о, скорости вращения дискового электрода (рис.
60), а так>хе зависю ость предельных диффузионных токов от коэффициента диффузии. Как видно из рис. 60. д'ффузионный ток оказывается пропорциональным угловой скоростя вращения. электрода в степени, равной 57) тлвглгмтп»,й гг>ким движгши жидкости 321 приблизительно единице. Разумеется, погрешности опытов бь>лп слишком велики для того. чтобы можно было отли ~игь полученную иа опыте верну>о степень скорости от теоретически вычисленного ее значения (0,8 — 0,95). Тем пс менее, теоретически предсказанное возрастание степени, в которой угловая скорость вращения входит в выражеш>е лля предельного тока, от половинной (при ламинарном режиме течения в пограничном слое) до равной 0,9 — 0,95 совершенно четко вырзжспо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
