В.Г. Левич - Физико-химическая гидродинамика (1124062), страница 94
Текст из файла (страница 94)
Полный диффузионный поток будет иметь вид г П(7~'д 1= сопз11 — ) Зс . ) о. (91, 12) Поскольку в этом случае с7 не зависит от размеров пузырька, 7 (ъ / г ~л л аьл с (91, 13) илн (91,14) где а — первоначальный (до деформации) радиус пузырька. Величина й не зависит от объема пузырька. Полный диффузионный поток. отнесенный к единице поверхности пузырька, может быть представлен формулой 7 — аь.
4яаз (91. 15) Эта формула показывает, что диффузионный поток на единицу поверхности большого. сильно деформированного пузырька сравнительно слабо зависит от его радиуса. Последний вывод согласуется с данными экспериментов К. Н. Шабалина. В его опытах измерялась быстрота растворения углекислоты из пузырьков газа в воде. Пузырьки пропускались поодиночке и имели диаметр 0,45 — 1 см. Этот автор пришел к выводу, что скорость растворения.
отнесенная к единице поверхности пузырька, не зависит от его размеров. Точйость измерений была невелика и погрешн9сть достигала +-15ег„. Согласно формуле (91,15), изменение 'диффузионного потока в этих ! опытах могло составлять около 20в/. 468 движение капель и плзьсгьков в жидкой среде 1гл.
тсз В заключение вычислим время установления стационарного прь цесса конвективной диффузии к пузырьку. Подставляя в фор, мулу (62.6) значение йз из (82,30), нахолим: аь о ч "и" и"Вч ич*в'ь ' Время установления стационарного движения пузырька очень мала 9 92. Растворение газового пузырька, взвешенного в турбулентном потоке жидкости где р — плотность гааа и рз — плотность жидкити. Из выр;:кения 192,1) находим: ис 19М Максимальная скорость пульсаций жидкости. обтекающей пузырсс газа, равна с учетом (4,3) Подставляя значение и „ из выражения (92,3) в ур;знение (9 1.ь)' находим поток вещества на отдельный пузырек 'с р / ьазп с92,9 В реальных условиях часто приходится иметь дело с растворь вием пузырьков.
взвешенных в размешнваемой жидкости. Размеша. ванне жидкости осуществляется либо искусственно, либо, чаще всегц самой системой пузырьков, пропускаемых через жидкость. Энергичное размешивание жидкости приводит к установления в ней режима развитой турбулентности, которую можно охаранть рнзовать средней скоростью У.
Рассмотрим двилсение отдельного пузырька, взвешенного в жидкы сти, находящейся в 'состоянии установившегося турбулентного двь жения. В этом случае можно повторить все рассуждения 9 33, с одним лишь существенным отличием: для пузырьков не слишкоа больших размеров сила. действующая ьа пузырек со сторона жидкости, определяется формулой (82,51).
Поэтому условие, анало. гичное (33,2), определяющее масштаб пульсаций, не могущих увлекать за собой всплывающий пузырек, можно записать в виде 4я и 4 $ — Раз — = — сса' 1Р— Р) 1гг — — 12ссРаи. 3 с 3 469 6 921 Рлстзогзниз глзозого пузыгькл В безразмерном виде выражение (92,4) можно переписать в виде ч где Ке — число Рейнольдса для движения всей жидкости. К сожалению, экспериментальный материал недостаточен для проверки формулы (92,4).
Трудность ее проверки связана, в частиости. с тем, что на опыте обычно находится полное количество растворяющегося газа А) )г где гп — число пузырьков в 1 см' и К вЂ” объем реактора. Число пузырьков т зависит в свою очередь от ряда факторов (радиуса отверстия. из которого выпускаются пузырьки, скорости газа.
поверхностного натяжения и др.). ЛИТЕРАТУРА й уЬ се у па Ь 1, Вн!!. де Сгасоше (А) 1911, стр. 40. 2. Нада шагд, Совр. Кепд. 152, 1735 (1911). 3. Г. Ла м б, Гидродинамнка, Гостехнздат, 1947. 4. А. А. Лебедев, ЖРФХО, Физ. отд. 48, в. 3 (1916). 5. Н. Н о г д 1 в п б, Агк. Ма!. Аа!гоп. осЬ. РЬуз. 9 (1913). 6. 51! ч! у, РЬуз. Кет. 11, 106 (19!6). 7. 1.
Вопзз(пезй, Совр. Кепс. 156, 983, 1035, 1124 (1913); Апп. СЫш, е! РЬуз. 29, 349, 357, 364 (1913). 8. йг. Вопд, РЫ!. Май. 4, 1927, р. 889; йг. Вопб а. О. Нетт!оп, РЬП. Май. (7) бг 794 (1928). 9. М. П. Воларович н А. А. Леонтьева, Асга РЬуз!сосЬ. ()Й35 11, 25 (1934). 10. А. Н. Фрумкин, И. А. Багоцкая, ДАН СССР 55, 135 (1947); И. А. Б агоцка я, ЖФХ 24, 3 (1950). 11.
А. Н. Фрумкин и В. Г. Левич, ЖФХ 21, 1183 (1947). 12. В. Г. Левйч, ЖФХ 22, 721 (1948). 13. 1. а п я ш и ! г, 3. СЬеш. 5ос., 524 (1940). 14. В. Г и б б с, Термодинамические работы, Гостехиздат. 1950. 15. А. Н. Фрум к ни, Электрокапилларные явления и электродные потенциалы, Одесса, 1919, стр. 152.
16. А, Х. Х р г и а н, Физика атмосферы, Гостехиздат, 1953. 17. Нпшрйгеуз, РЬуэ!сз о! гйе а!г, 498 (1940). 18. Нб!ег, тО! Рогэсзппдэйей, № 138 (19!3); Ракет! Рогэсзппя 3, 308 1932); О ! Ь з о и, Рпй. Мая., 31, 952 (1913); В г ! е и з. С а з ! ! и е, !пд. Епй. Ьеш., 27, 1436 (1935); Ока ш а а. 1тга за, 5с. Рарег !пэ!. Рпуз. СЬеш. з., 93, 131 (1939); М ! й а я 1, Тесин.
ЙеЫ. 4, 1 (!924); В ! и б е г, СЬеш. а.' Ме!. Епй. 51, 104 (1944); Вопд а. Ыем гоп, РЫ1. Мая. (6) 22, 755 (1 1); Е пс из!и 2ег, Ко!!. Е. 81, 180 (1928). 19. К. Н. Ш а ба лин, ЖФХ, № 11, 15 (1945). О. А!1еп, РЫ1. Май., 38, 323 (1920). 1. В. Г. Леви ч, ЖЭТФ 19, 18 (1949) Л. Ландау и Е. Лифшиц, Механика сплошных сред, Гостехвздат,~1953, стр. !47. 23) А. В. Городецкая, ЖФХ 23, 7 (1949). 470 ДВИженни КЛПИЛЬ И ПтЗЫГЬКОВ В жИДКОй СРЕДЕ (ГЛ. Чп 24. Б. К. Козлов и М. А.
Мо лог ни, Изв. АН СССР, Отд. техн наук, гд 8. 1188 (1951). 25. Л. Пранлтль, Гидроаэромеханика, ИЛ, 1951. 26. М. К. Баранаев, Е. Н. Теверовский,8. Л. ТРегубова ДАН СССР 66, 821 (1949). 27. А. Н. Колмогоров, ЛАН СССР 66, 825 (1949). 28. й. () ач1ев а. О. Та у)от, Ргос. Коу. Бос. 200, 1062 (1951). 29. И. Н. КУзьминых, Е. И. СУРков и дР., ЖПХ, Уй б, 1021 (1937). 30. К. Н. Шабалин и др., ЖПХ, )6 1, 13 (1939).
31. $.ебИЗ а. йгеачег, )опгп. Аш. Сйеш. Яос. 46, 650 (1924); 1пб Епк. Сйеш., 17, 1931 (1925); Одаш а а. )вава, Бс). Рарег!пат. рЫв. С(тер, йев., 24, 131 (1930). 32. А. М. Розен, Научные доклады высшей школы, лй 2 (1958) 33. А. Ю. К о ш е в н и к, ' М. М. К у с а к о в и Н. М, Л у б м а н Жф)( ЗЗ, 197 (1959). 34, С, С, Кутателадзе и М. А. Стыракович, Гидравлика газо. жидкостных свстем, Госзнергоиздат, 1958. ГЛАВА 1Х ДВИЖЕНИЕ ЧАСТИЦ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ 9 93. Электрокинетические явления Под частицами, находящимися в растворах электролитов, мы понимаем частицы настолько больших размеров, что их можно считать образующими отдельную фазу, например коллоидные частицы различной природы н происхождения, частицы эмульсий воды в масле и масла в воде, капельки ртути сравнительно больших размеров и т.
д. Как мы неоднократно подчеркивали выше, на границе раздела фаз, одной из которых является раствор электролита, возннкаег область заряженного раствора †двойн электрический слой. Наличие на поверхности частиц двойного электрического слоя обусловливает своеобразные электрические гндродинамическне эффекты, проявляющиеся при движении их в растворах электролитов. Эти эффекты получили общее название электрокинетических явлений.
Электрокинетические явления †од из -'важнейших разделов коллоидной химии; некоторые электрокинетические явления имеют важное значение н для электрохимии. Изучение такого рода явлений началось с исследований Ф. Ф. Рейеса 111, опубликовавшего первую работу о движении жидкости относительно дяспеосных систем. Позднее электрокинетические явления подробно изучались экспериментально и теоретически. Здесь следует отметить.' что установившаяся в физической химии терминология несколько громоздка. она создает впечатление большого числа разнообразяых электрокинетическпх явлений. В действительности все электрокинетические явления имеют общий механизм и связаны со взаимным, относительным перемещением различных фаз. Если на раствор. содержащий взвесь дисперсных частиц, наложить внешнее электрическое поле, то частицы придут в движение, получившее название электрофореза. При электрофорезе происходит.
относительное движение днсперсной и жидкой фаз. вызванное действием электрическлго поля. Наряду с электрофорезом наблюдается и обратный ему эффект — при движении частиц, вызванном неэлектрнческими силами (например, при оседании в поле тяжести). 472 движгнпв члстиц в глствоглх элвктголнтов >гл. >х в растворе возникает электрическое поле (потенциал падения). Такич образом, относительное движение двух фаз вызывает появление раз. ности потенциалов в растворе. Те же самые явления могут наблю. даться и в том случае, когда роль движущейся фазы играет не дисперсная фаза.
находящаяся в растворе. а сам раствор. Именно, если электрическое поле приложено к границе раздела твердое тело — раствор, т. е. твердая фаза не диспергирована, а представляет неподвижную стенку, то в движение приходит сам раствор, Ясно, что имеет значение только относительное движение фаз, по. этому оба язлешш †движен частиц относительно раствора и рас. твора относительно неподвижных стенок под действием внешнего электрического поля †име одинаковую физическую природу, хотя и различное проявление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
