有效邊界層

膜理論假定，流體與相界面間的傳質阻力完全存在於緊貼界面的薄膜，這層薄膜被稱為有效邊界層或者界膜。

基本介紹

• 中文名：有效邊界層
• 相關領域：冶金工程
• 所屬類型：專業術語

有效邊界層詳解

通過觀察和研究了存在於兩相界面附近的流體流動，提出了“有效邊界層”的概念。有效邊界層的擬念可以用圖來說明。設有一固體可以溶解於液體，如果不存在流體的流動，那么固體的溶解將通過分子的擴散進行。擴散過程使流體內部建立濃度梯度，隨著擴散時間的延長，濃度梯度變小，溶解速度變慢。如果現在在流體中發生對流作用，那么溶解的物質便會被流過表面的流體不斷沖走，這種沖刷作用隨著流體的運動加快而加劇，顯然，濃度梯度的變化就更陡。圖中縱坐標所示的界面代表固體和液體界面，縱坐標的長度又同時表示濃度。橫坐標的長度表示液體距離固體表面的厚度。圖中的曲線表示傳質過程中濃度的變化，當流體流動愈快時，則這條曲線的變化就更陡。圖中以C_s表示溶解物質在固體表面溶液中的濃度，以C₀₀表示溶解物質在液體相內部的濃度。一般地說這種傳質過程的濃度與距離x的變化關係是非線性的，但是在非常靠近固體與液體界面的地方這種關係是線性的。將靠近於表面的這直線外延到與C₀₀線相交點p處，從固體表面到P點的距離稱為有效邊界層或有效邊界層厚度。

有效邊界層的特徵

（1）流體核心與界面上的全部濃度變化都集中在這一薄膜內，薄膜以外的流體中濃度分布均勻；

（2）薄膜內的流體不發生紊流泥合（屬層流），所以界膜內的傳質屬於分子擴散；

（3）薄膜內濃度分布是穩定的。

相關概念

滲透理論：雖然薄膜理論（有效邊界層）比較簡易，但說明不了複雜的邊界層內的傳質過程。實驗表明：分子擴散係數並非常數。而有效邊界層厚度也受主流核心區運動的影響。

滲透理論認為：傳質過程是不穩定的擴散過程，流體核心區的微團穿過薄層，不斷地向物體表面遷移，並與之接觸，然後又回到流體核心區。在接觸過程中，由於流體的濃度與物體表面的濃度不同，從而使微團的濃度發生變化。