界面湍流

界面湍流是進行相際傳質時可能出現於兩流體相界面處的波紋、擾動或液滴迸發等表面活動現象。它可藉助於干涉儀照相等方法進行觀察。界面湍流可能顯著加速相際傳質，因而引起廣泛注意。

基本介紹

• 中文名：界面湍流
• 外文名：Interfacial Turbulence
• 現象：兩流體相界面處的波紋
• 觀察方法：干涉儀照相
• 效果：顯著加速相際傳質
• 提交：張子迷

基本信息

多年以前，人們就觀察到一些在水中無須攪拌而自發發生乳化的現象。直到1950年，化學工程師才開始注意到這類現象對兩液相界面附近傳質的影響。J.B.劉易斯和H.R.C.普拉特用懸滴法測定界面張力的過程中，發現了液滴的不規則脈動和表面運動。劉易斯還觀察到存在明顯的界面擾動時，傳質速率特別高。現已證實，這一類現象並不罕見。

具體內容

界面湍流的本質至今尚未被充分理解，但大量的觀測表明，它不是由流體主體運動引起的界面附近的脈動或旋渦運動，而是由於質量傳遞的進行，局部濃度發生改變，引起界面張力的隨機變化，因而導致界面的不穩定。這種不穩定性造成波紋，有時造成規則形狀的旋轉體，產生表面與主體之間的循環。這種現象稱曼拉哥尼效應。

曼拉哥尼效應可用以解釋在界面上產生波紋等現象。例如：如果在水面上加上一滴丙酮，當時傳質推動力很大，傳質速率很高，在瞬間形成一些界面張力梯度很大的區域，使得丙酮擴展很快，以致擴展丙酮的動量大得會將原液滴中央部分的液膜拉破，使液膜下的表面暴露出來。這樣就形成了一個擴展著的低表面張力的丙酮圓環和一個高表面張力的水的中心區域。在表面張力作用下，液體又從向外擴展著的丙酮膜流向圓環中心，這些流體的動量又會使中心部分的液面隆起，產生波紋。如果雙組分混合物界面張力的變化趨勢與前述的情況相反，即加入液滴發生傳質而使界面張力增加時，則不會產生波紋運動，此時界面保持穩定。界面湍流和曼拉哥尼效應的進一步研究，將有助於加深對相際傳質機理的認識，並可望在工業生產中獲得套用。