
【化】 surface renewal theory
surface; exterior; facade
【化】 surface
【醫】 superficies; surface
renovate; replace; update; rebirth; rejuvenescence; renew; renewal; renovation
【計】 innovations; interchanging; retrofit; U; update; updating
【醫】 kainogenesis; turnover
【經】 reconditioning; renew; renewal
frame of reference; theoretics; theorization; theory
【化】 Rice-Ramsperger-Kassel theoryRRK; theory
【醫】 rationale; theory
表面更新理論(Surface Renewal Theory)是傳質領域的重要模型,用于描述流體界面(如氣-液或液-液界面)的傳質機理。該理論認為界面由微小流體元構成,這些流體元通過湍流運動不斷暴露于界面并發生短暫接觸(表面更新),隨後被新鮮流體元取代。傳質速率取決于流體元在界面的停留時間分布及更新頻率。
表面更新(Surface Renewal)
指界面處流體微元被新鮮微元周期性替換的過程。其速率由湍流強度決定,數學描述為更新頻率(Renewal Frequency, ( s )),單位為 s⁻¹。
英文釋義:Periodic replacement of fluid elements at the interface driven by turbulence.
傳質速率(Mass Transfer Rate)
基于Danckwerts公式計算:
$$ k_L = sqrt{D cdot s} $$
其中 ( k_L ) 為液相傳質系數(m/s),( D ) 為分子擴散系數(m²/s)。
英文釋義:Mass flux proportional to the square root of diffusivity and renewal rate.
停留時間分布(Residence Time Distribution)
假設流體微元停留時間 ( t ) 服從指數分布:( phi(t) = s e^{-st} ),反映界面微元的年齡概率密度。
英文釋義:Exponential distribution models the probability of fluid elements' contact time.
Danckwerts, P. V. (1951)
奠基性論文 "Significance of Liquid-Film Coefficients in Gas Absorption"(Industrial & Engineering Chemistry)首次提出表面更新模型,推導了傳質系數公式。
來源:ACS Publications(注:鍊接為DOI跳轉頁)
Lamont & Scott (1970)
在 "An eddy cell model of mass transfer into the surface of a turbulent liquid"(AIChE Journal)中引入渦旋尺度理論,完善了表面更新與湍流結構的關聯。
《化工傳遞過程》(陳濤等,化學工業出版社)
第4章詳細分析表面更新理論在氣液反應器設計中的應用,對比滲透模型與更新模型的異同。
注:因未搜索到可直接引用的線上詞典資源,本文定義綜合經典文獻與權威教材表述,核心公式及概念來源已标注原始文獻。建議通過學術數據庫(如SciFinder、Engineering Village)獲取全文以驗證細節。
表面更新理論是傳質理論中的重要模型之一,主要用于描述流體界面處的物質傳遞過程。以下是該理論的詳細解釋:
該理論認為,在氣液或液液界面處,流體微元不斷被來自流體主體的新微元替換,形成動态更新的表面。每個微元在界面停留時間(壽命)不同,傳質過程基于瞬時非穩态擴散。
微元特征
界面上的微元具有不同的暴露時間(壽命),但被置換的概率均等。無論氣相或液相都可能發生表面更新,微元按瞬變傳質規律向液膜内滲透。
動态過程
表面更新頻率$S$(單位時間表面被置換的比率)是關鍵參數,滿足:
$$
int_0^infty phi(t)dt = 1
$$
其中$phi(t)$是壽命分布函數,表示年齡為$t$的微元占比。
與其他理論的關系
該理論突破了傳統穩态傳質模型的局限,能更準确地描述湍流條件下的複雜傳質過程。如需了解具體數學推導或工程案例,可參考原始文獻。
【别人正在浏覽】