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关于气液传质界面湍动效应的研究

陈杰

  在传质过程中,由于在界面产生密度梯度和表面张力梯度,界面液体可能会产生界面湍动效应。界面湍动效应加速了表面液体的更新,是强化传质过程的一个有效途径,研究界面湍动效应对于促进其实际应用具有十分重要的意义。 通过建立双光路纹影仪实验系统,对单组分吸收解吸二氧化碳传质过程与双组分传质过程在平行与垂直于界面两个方向对流结构的纹影图像同时进行了观察。观察结果表明对流结构的纹影图像在水平与竖直方向同时发展,任何一个方向纹影图像结构的变化会影响其他方向的纹影图像。两个方向的纹影图像受液层高度与物系组成等因素的影响。垂直界面对流结构的纹影图像表明静止膜理论假设的不准确性,传质过程中的界面湍动效应能增大界面液体的更新率,可强化传质,在传质过程的研究中,需要考虑界面湍动效应的影响。 通过对纹影仪系统的标定与乙醇-水、丙酮-水折射率的测量,对其纹影图像做了定量分析,结果表明在传质初期的较大浓度梯度是产生界面湍动效应的原因,水平方向浓度梯度导致的表面张力梯度作用使对流结构在界面切向上发展,竖直方向上的重力梯度作用使界面湍动在竖直方向上发展,液相主体也存在浓度梯度较大的区域,说明静止膜理论假设的不准确性,在传质过程的研究中需要考虑界面湍动效应的影响。界面湍动效应的二维数值模拟计算表明由于界面传质的不均匀性,局部界面浓度的减少导致的扰动会破坏界面原有的平衡态,由于界面传质的不均匀性,各个区域传质的速率大小不一,相应的气相浓度也存在大小不一的区域。由于界面湍动效应破坏了界面原有的平衡态,界面附近液体出现速度大于零的区域。……   
[关键词]:界面湍动;双光路纹影仪;气液传质;对流结构
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:天津大学2012年
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