Влияние центробежного поля на процессы реакции-диффузии-конвекции в двухслойной системе несмешивающихся растворителей
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2022-4-70-80Аннотация
Протекание химической реакции в жидкой среде может приводить к изменению некоторых физико-химических параметров системы и, как следствие, развитию ряда гидродинамических неустойчивостей. Изучение условий их возникновения в различных силовых полях является важной задачей, учитывая, что появление конвективного механизма тепло- и массопереноса способно увеличить скорость протекания реакции на несколько порядков. В настоящей статье представлены результаты экспериментального исследования влияния центробежного поля на условия возникновения, интенсивность и структуру конвективного движения, возникающего в ходе реакции нейтрализации, протекающей между реагентами, изначально расположенными в разных слоях двухслойной системы несмешивающихся растворителей. Верхний слой представлял собой раствор соляной кислоты в н-пентаноле, нижний – водный раствор гидроксида натрия. Использование неорганических реагентов исключает развитие капиллярных типов неустойчивости, выводя на первый план гравитационно-зависимые механизмы формирования конвективного движения. Изучение пространственно-временного распределения реагентов и продукта реакции и структуры возникающего течения проводилось интерферометрическими методами и путем добавления кислотно-щелочного индикатора. Исследования выполнялись параллельно в поле тяжести и в центробежном поле. Наблюдения показали, что влияние центробежного поля приводит к кардинальной смене структуры течения при незначительном увеличении скорости протекания реакции за счет конвективного движения по сравнению с экспериментами в поле тяжести. Показано, что конвективное движение в центробежном поле развивается даже в условиях, когда в постоянном поле тяжести система остается гидродинамически устойчивой. Высказано предположение, что причиной смены структуры течения является сила Кориолиса, проявлениями которой традиционно пренебрегается в теоретических исследова-ниях ввиду, как считается, ее малости по сравнению с центробежной силой.Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2022 Вестник Пермского университета. Физика
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
