液膜

　　以薄層存在的液體。有多種不同的液膜：①沿固體壁面流動著的液膜。這種液膜與互相接觸的氣體或另一種與其不相溶的液體構成膜式兩相流，出現在一些化工設備中，如垂直膜式冷凝器、膜式蒸發器、填充塔和膜式氣液反應器等。②固體從能使其潤濕的液體中取出時，表面上附著的液膜，稱為滯留液膜。若繼之以乾燥或冷凍，可將此液膜固定下來。工程上常用此法形成表面塗層，如製造感光膠片常用此法。在貯槽中，當液體流完後，壁上也附有滯留液膜。③在液膜分離操作中，用以分隔兩個液相的液膜，此液膜是對對溶質具有選擇性透過能力的液體薄層。④氣液兩相相際傳質系統中，假設存在於液相中界面附近的具有傳遞阻力的液膜。在這些液膜中，沿壁面下降的液膜和滯留液膜在生產中有較廣的應用。

　　降膜特性　當液膜沿固體壁面下降時，隨著雷諾數增加，膜內運動可依次出現層流、波動層流和湍流。當周圍氣體靜止，液膜自由流動時，當雷諾數Re＝uδ/v（式中u為液膜平均速度；δ為液膜厚度；v為液體運動粘度）在20～30時的范圍內，膜內運動呈層流狀態。此時液膜厚度均勻，界面平靜，液體沿垂直壁面下降時的速度分佈根據理論分析可用下式計算：

式中 u_x為液膜內與壁面距離為 y處的點速度； g為重力加速度。這樣在已知速度分佈的基礎上，結合 對流擴散方程，可以計算出液膜中的 濃度分佈，從而確定 傳質分系數；這是連續接觸傳質設備設計的基礎。結合蒸氣冷凝液膜的 熱量衡算，可確定 冷凝傳熱的 傳熱分系數。當雷諾數增大到30～50時，膜內出現波動層流，波動使氣液界面結構復雜化。液膜波動如果是由重力引起，稱為重力波；若由表面張力引起，稱為毛細波。觀察發現，氣液界面可用雙波系統表示：即界面是由大振幅波(大波)和小振幅波（小波）組成（見圖）。 大波的振幅比膜厚大得多，是個大流體團，它包含瞭膜內的大部分液體，在沿界面向下運動時形狀和速度基本不變，各個液團具有隨機分佈的波形和速度。大波被很薄的液體襯底同壁隔開。襯底和大波一樣，都覆蓋著小波。波動造成液膜內部一定程度的 混合，有利於提高液膜 傳遞過程的速率。化工設備中的液膜多數是波動的。如果雷諾數更大，在 Re＝250～500范圍內，膜內運動呈湍流狀態。但是對自由面附近湍流特性目前瞭解甚少。當液膜同與其接觸的氣體同向流動時，氣流牽動液膜；若流向相反時，氣流將阻滯液膜運動；當氣流速度足夠大時，全部液膜將被氣流帶動向上運動，成為 液泛。在這種簡單情況下觀察和研究液泛現象，有助於分析填充塔液泛機理，確定液泛速度計算式。

　　滯留液膜的厚度　滯留液膜最重要的物理量是厚度，它與物體從液體中抽出的速度以及液體的物理、化學性質有關。當抽出速度不太大時，L.D.朗道及Β.Γ.列維奇曾導得如下計算公式：

式中 δ ₀為滯留膜厚度； u為物體抽出速度； σ、 ρ和 μ分別為液體的表面張力、密度和粘度。