Критериальные числа образования нестабильных электроконвективных вихрей в канале обессоливания электродиализного аппарата
Аннотация
Данная работа посвящена вычислению критериальных чисел, соответствующих появлению
нестабильных электроконвективных вихрей в канале обессоливания электродиализного аппарата.
Получены аналитические выражения, позволяющие оценить пороговый скачок потенциала, при
превышении которого вихри, образующиеся под действием внешнего электрического поля у поверхности
ионообменной мембраны, не подавляются вынужденным течением жидкости. Показано, что с ростом
скорости вынужденного течения пороговое значение скачка потенциала увеличивается. Проведено
сравнение пороговых скачков потенциала, найденных аналитически, с численным расчетом. Численный
расчет проведен с использованием 2D модели нестационарной электроконвекции при переносе бинарного
электролита в канале обессоливания электродиализного аппарата (ЭДА) в сверхпредельном токовом
режиме в виде краевой задачи для системы уравнений Нернста-Планка-Пуассона и Навье-Стокса [1].
Показано, что существует несколько критериальных чисел образования электроконвективных вихрей для
канала обессоливания электродиализного аппарата с гомогенными, идеально селективными
ионообменными мембранами. Большинство результатов справедливо для 3D.
Скачивания
Литература
overlimiting transfer in electrodialysis membrane systems enhanced by electroconvection
// Journal Membrane Science. 2013. V. 447. P. 190-202.
2. Mishchuk N.A. Concentration polarization of interface and non-linear electrokinetic
phenomena //Advances in Colloid and Interface Science. 2010. V. 160, №. 1-2. P. 16-39.
3. Mani A., Bazant M.Z. Deionization shocks in microstructures // Physical Review.
2011. V. 84(6). P. 061504(13).
4. Kwak R., Guan G., Peng W.K., Han J. Microscale electrodialysis: concentration
profiling and vortex visualization // Desalination. 2012. V. 308. P. 138-146.
5. De Jong J., Lammertink R.G.H., Wessling M. Membranes and microfluidics: a
review // Lab on a Chip—Miniaturisation for Chemistry and Biology 2006. V.6 (9).
P. 1125-1139.
6. Духин С.С., Мищук H.A., Жолковский Э.К. Концентрационная поляризация
двойного слоя дисперсной частицы при больших числах Пекле // Коллодн. журн.
1987. Т.49. № 5. С.865-874.
7. Dukhin S.S. Electrokinetic phenomena of the 2nd kind and their applications // Adv.
Colloid Interface Sci. 1991. V. 35. P. 173-196.
8. Mishchuk N.A., Takhistov P.V. Electroosmosis of the 2nd kind // Colloids Surf.
1995. V. 95. P. 119-131.
9. Rubinstein I., Shtilman L. Voltage against current curves of cation exchange
membranes // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1979. V. 75. P. 231-242.
10.Urtenov M.Kh., Kirillova E.V., Seidova N.M. et al. Decoupling of the Nernst–
Planck and Poisson Equations. Application to a membrane system at overlimiting currents
// J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. № 51. P. 14208-14222.
11.Rubinstein I., Zaltzman B. Electroosmotically induced convection at a permselective
membrane // Physical Review E 2000. V. 62. P. 2238-2251.
12. Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах. М.: Наука, 1996.
392 с.
13.Zabolotsky V.I., Nikonenko V.V., Pismenskaya N.D. et al. Coupled transport
phenomena in overlimiting current electrodialysis //Separation and Purification
Technology. 1998. V. 14. P. 255-267.
