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液膜

2023-04-06 21:06自然百科人已围观

[拼音]：yemo

[外文]：liquid film

以薄层存在的液体。有多种不同的液膜：

（1）沿固体壁面流动着的液膜。这种液膜与互相接触的气体或另一种与其不相溶的液体构成膜式两相流，出现在一些化工设备中，如垂直膜式冷凝器、膜式蒸发器、填充塔和膜式气液反应器等。

（2）固体从能使其润湿的液体中取出时，表面上附着的液膜，称为滞留液膜。若继之以干燥或冷冻，可将此液膜固定下来。工程上常用此法形成表面涂层，如制造感光胶片常用此法。在贮槽中，当液体流完后，壁上也附有滞留液膜。

（3）在液膜分离操作中，用以分隔两个液相的液膜，此液膜是对溶质具有选择性透过能力的液体薄层。

（4）气液两相相际传质系统中，假设存在于液相中界面附近的具有传递阻力的液膜。在这些液膜中，沿壁面下降的液膜和滞留液膜在生产中有较广的应用。

降膜特性

当液膜沿固体壁面下降时，随着雷诺数增加，膜内运动可依次出现层流、波动层流和湍流。当周围气体静止，液膜自由流动时，当雷诺数 Re＝uδ/v（式中u为液膜平均速度;δ为液膜厚度；v为液体运动粘度）在20～30时的范围内，膜内运动呈层流状态。此时液膜厚度均匀，界面平静，液体沿垂直壁面下降时的速度分布根据理论分析可用下式计算：

式中u_x为液膜内与壁面距离为y处的点速度；g为重力加速度。这样在已知速度分布的基础上，结合对流扩散方程，可以计算出液膜中的浓度分布，从而确定传质分系数；这是连续接触传质设备设计的基础。结合蒸气冷凝液膜的热量衡算，可确定冷凝传热的传热分系数。当雷诺数增大到30～50时，膜内出现波动层流，波动使气液界面结构复杂化。液膜波动如果是由重力引起，称为重力波；若由表面张力引起，称为毛细波。观察发现，气液界面可用双波系统表示：即界面是由大振幅波(大波)和小振幅波（小波）组成（见图）。

大波的振幅比膜厚大得多，是个大流体团，它包含了膜内的大部分液体，在沿界面向下运动时形状和速度基本不变，各个液团具有随机分布的波形和速度。大波被很薄的液体衬底同壁隔开。衬底和大波一样，都覆盖着小波。波动造成液膜内部一定程度的混合，有利于提高液膜传递过程的速率。化工设备中的液膜多数是波动的。如果雷诺数更大，在Re＝250～500范围内，膜内运动呈湍流状态。但是对自由面附近湍流特性目前了解甚少。当液膜同与其接触的气体同向流动时，气流牵动液膜；若流向相反时，气流将阻滞液膜运动；当气流速度足够大时，全部液膜将被气流带动向上运动，成为液泛。在这种简单情况下观察和研究液泛现象，有助于分析填充塔液泛机理，确定液泛速度计算式。

滞留液膜的厚度

滞留液膜最重要的物理量是厚度，它与物体从液体中抽出的速度以及液体的物理、化学性质有关。当抽出速度不太大时，L.D.朗道及Β.Γ.列维奇曾导得如下计算公式：