Расчёт ультразвуковой интенсификации диффузии газа в жидкости

Аннотация

Статья посвящена расчётному анализу ультразвуковой интенсификации диффузии газа в жидкости применительно к процессам обработки сточных вод. Актуальность работы связана с тем, что эффективность газожидкостных процессов, используемых при очистке бытовых и промышленных стоков от патогенных микроорганизмов, бактерий и нежелательных примесей, во многом определяется скоростью растворения газа и интенсивностью массообмена, которые в обычных условиях ограничены диффузионными механизмами. Авторами рассмотрено влияние ультразвуковых колебаний высокой интенсивности на процессы переноса газа в жидкости и проанализированы физические факторы, возникающие в акустическом поле, включая кавитационные явления и динамику газовых пузырьков. На основе расчёта параметров взаимодействия ультразвукового поля с газожидкостной средой получены зависимости, связывающие характеристики ультразвукового воздействия с изменением условий диффузии газа в жидкости. Показано, что ультразвук приводит к изменению структуры приграничной области у межфазной поверхности и влияет на интенсивность массообмена. Полученные расчётные результаты могут найти практическое применение для количественной оценки степени интенсификации диффузионных процессов при введении газа (в том числе озона или озоносодержащих смесей) в жидкость и для обоснования выбора режимов ультразвукового воздействия, в частности, при разработке новых технологий очистки сточных вод.