
【化】 surface renewal theory
surface; exterior; facade
【化】 surface
【医】 superficies; surface
renovate; replace; update; rebirth; rejuvenescence; renew; renewal; renovation
【计】 innovations; interchanging; retrofit; U; update; updating
【医】 kainogenesis; turnover
【经】 reconditioning; renew; renewal
frame of reference; theoretics; theorization; theory
【化】 Rice-Ramsperger-Kassel theoryRRK; theory
【医】 rationale; theory
表面更新理论(Surface Renewal Theory)是传质领域的重要模型,用于描述流体界面(如气-液或液-液界面)的传质机理。该理论认为界面由微小流体元构成,这些流体元通过湍流运动不断暴露于界面并发生短暂接触(表面更新),随后被新鲜流体元取代。传质速率取决于流体元在界面的停留时间分布及更新频率。
表面更新(Surface Renewal)
指界面处流体微元被新鲜微元周期性替换的过程。其速率由湍流强度决定,数学描述为更新频率(Renewal Frequency, ( s )),单位为 s⁻¹。
英文释义:Periodic replacement of fluid elements at the interface driven by turbulence.
传质速率(Mass Transfer Rate)
基于Danckwerts公式计算:
$$ k_L = sqrt{D cdot s} $$
其中 ( k_L ) 为液相传质系数(m/s),( D ) 为分子扩散系数(m²/s)。
英文释义:Mass flux proportional to the square root of diffusivity and renewal rate.
停留时间分布(Residence Time Distribution)
假设流体微元停留时间 ( t ) 服从指数分布:( phi(t) = s e^{-st} ),反映界面微元的年龄概率密度。
英文释义:Exponential distribution models the probability of fluid elements' contact time.
Danckwerts, P. V. (1951)
奠基性论文 "Significance of Liquid-Film Coefficients in Gas Absorption"(Industrial & Engineering Chemistry)首次提出表面更新模型,推导了传质系数公式。
来源:ACS Publications(注:链接为DOI跳转页)
Lamont & Scott (1970)
在 "An eddy cell model of mass transfer into the surface of a turbulent liquid"(AIChE Journal)中引入涡旋尺度理论,完善了表面更新与湍流结构的关联。
《化工传递过程》(陈涛等,化学工业出版社)
第4章详细分析表面更新理论在气液反应器设计中的应用,对比渗透模型与更新模型的异同。
注:因未搜索到可直接引用的在线词典资源,本文定义综合经典文献与权威教材表述,核心公式及概念来源已标注原始文献。建议通过学术数据库(如SciFinder、Engineering Village)获取全文以验证细节。
表面更新理论是传质理论中的重要模型之一,主要用于描述流体界面处的物质传递过程。以下是该理论的详细解释:
该理论认为,在气液或液液界面处,流体微元不断被来自流体主体的新微元替换,形成动态更新的表面。每个微元在界面停留时间(寿命)不同,传质过程基于瞬时非稳态扩散。
微元特征
界面上的微元具有不同的暴露时间(寿命),但被置换的概率均等。无论气相或液相都可能发生表面更新,微元按瞬变传质规律向液膜内渗透。
动态过程
表面更新频率$S$(单位时间表面被置换的比率)是关键参数,满足:
$$
int_0^infty phi(t)dt = 1
$$
其中$phi(t)$是寿命分布函数,表示年龄为$t$的微元占比。
与其他理论的关系
该理论突破了传统稳态传质模型的局限,能更准确地描述湍流条件下的复杂传质过程。如需了解具体数学推导或工程案例,可参考原始文献。
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