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相似文献
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1.
In this study, an optimization method is proposed to enhance the gas–liquid mass transfer in bubble column reactor based on the entropy generation extremum principle. The mass transfer–induced entropy generation can be maximized with the increase of mass transfer rate, based on which the velocity field can be optimized. The oxygen gas–liquid mass transfer is the major rate–limiting step of the toluene emissions biodegradation process in bubble column reactor, so the entropy generation due to oxy...  相似文献   

2.
陈宏瑜  田茂诚  冷学礼  张冠敏  邱燕 《化工学报》2011,62(11):3088-3092
采用火积耗散极值原理模拟了弯管内层流流动的优化流场,应用场协同原理分析原型流场和优化流场的结果表明,管内优化流场传热和流动阻力的综合性能评价指标(PEC)达到1.7以上。比较原型流场与优化流场在同一截面的等速线、等温线、截面矢量图和边界层附近协同角余弦值分布,发现附加体积力改变了管内流场与热量输运,使正常的弯管内的层流流动变为两股对称轴向螺旋流动,提高了径向温度梯度分布均匀性和边界层附近协同角余弦值,最终使表面传热系数和场协同性有了较大的提高。  相似文献   

3.
界面传质中Rayleigh对流的定量分析   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
陈曼  赵嵩  曾爱武  于海路 《化工学报》2016,67(11):4566-4573
通过纹影光路观察了特定气液传质装置中乙醇吸收CO2过程所引发的Rayleigh对流在垂直界面方向上的发展过程。随着溶质吸收的进行,液层的流体稳定性变弱,扰动加剧气液界面失稳并发生湍动,进而发展为羽状流并逐步向液相主体发展,在此过程中伴随着对流胞的融合与增长。液层的浓度分布可通过对相应液层纹影图像进行定量分析获得。液层浓度分布和瞬时传质系数变化表征了Rayleigh对流的引发与发展及其对传质过程的强化效果,界面浓度分布及临界Rayleigh数解释了非均匀传质对湍动的引发机理。羽状流将高浓度液体快速带入主体,加速了近界面液层与主体液层的混合,增强了气液传质。  相似文献   

4.
陈迁乔  钟秦 《化工学报》2012,63(12):3764-3770
通过计算流体力学方法对层流直管内浓度场的模拟,发现大部分区域浓度梯度在径向比轴向高2个数量级。为了强化传质,应降低浓度梯度矢量和速度矢量的夹角,在径向产生一定的流动。对螺旋管内浓度场和速度场的计算表明,二次流横穿浓度等值线,提高了两场的协同。两种螺旋结构的比较表明,二次流随着Reynolds数的增大而增强,传质增强效果也越显著,正是二次流显著提高了速度场和浓度场的协同。所研究的螺旋结构在Re=1000~2400时,平均二次流速度最大达到主流速度的6.5%~6.8%,Sherwood数增大了4.99~6.43倍。  相似文献   

5.
付博  袁希钢  陈淑勇  刘伯潭  余国琮 《化工学报》2011,62(11):2993-3000
针对乙醇吸收CO2过程中,由CO2通过界面向液体乙醇传递所导致的Rayleigh对流现象的模拟,建立了二维格子Boltzmann方法(LBM)。采用浓度分布函数和流体质点密度函数的双分布模型格子Boltzmann方法,同时引入由浓度差导致的重度差作为外加力,实现了流体中浓度场与速度场的模拟。应用所建立的LBM方法,对界面具有多个离散CO2扩散源的二维区域液相Rayleigh对流现象进行了模拟,结果显示,模拟得到的浓度分布结构与文献中实验结果相一致。通过考察Rayleigh对流和浓度分布结构,分析了Rayleigh对流存在条件下的传递规律。通过采用LBM方法对浓度场模拟可以定量给出液相界面瞬时传质通量。计算结果表明,瞬时传质通量随时间的增长先增加后减小,这种变化与相似文献   

6.
Interfacial Marangoni convection has significant effect on gas-liquid and/or liquid-liquid mass transfer processes. In this paper, an approach based on lattice Boltzmann method is established and two perturbation models, fixed perturbation model and self-renewable interface model, are proposed for the simulation of interfacial Marangoni convection in gas-liquid mass transfer process. The simulation results show that the concentration contours are well consistent with the typical roll cell convection patterns obtained experimentally in previous studies.  相似文献   

7.
气液传质过程中Marangoni对流的观测与定量分析   总被引:4,自引:3,他引:1       下载免费PDF全文
于海路  曾爱武 《化工学报》2014,65(10):3760-3768
建立了一套气液传质装置和一套纹影系统对乙醇解吸CO2过程中产生的Marangoni对流结构进行垂直界面方向上的观察,发现解吸过程中近界面处出现均匀分布的旋涡状的对流结构,并随时间聚合发展变大。此外还利用定量纹影法考察了传质过程中的浓度分布和界面张力梯度等信息。定量的结果表明较大的界面张力梯度位于对流胞型的边缘和中心处,驱动着界面流体的运动,并耦合浮力效应,形成了近界面环流的运动形式。这种环流运动造成了对流胞型边缘浓度较大、内部浓度小的分布,促进了相界面流体微元的更新,加强了传质过程。  相似文献   

8.
Concentration gradient induced Rayleigh convection can influence effectively interfacial mass transfer processes, but the convection phenomena are known as mesoscopic and complex. In order to investigate this phe-nomenon, a two-equation Lattice Boltzmann Method (LBM) is proposed to simulate the velocity and the concentra-tion distributions of Rayleigh convection generated in the CO2 absorption into ethanol liquid. The simulated results on velocity distributions are experimentally verified by PIV (particle image velocimetry technique) measurements. In order to simplify the analysis, the convection in the simulation as well as in the experiment, the Rayleigh convec-tion was manipulated into a single down flow pattern. The simulated results show that the concentration contours agree qualitatively with the schlieren images in the literature. The experimental and simulated results show that the Rayleigh convection under investigation is dominated by the flow in the downward direction and impels exchange of the liquid between the interfacial vicinity and the liquid bulk promoting the renewal of interfacial liquid, and hence enhances mass transfer. The comparison between the simulated and experimental results demonstrated that the proposed LBM is a promising alternative for simulating mass transfer induced Rayleigh convection.  相似文献   

9.
张灿灿  王定标  韩勇  夏春杰 《化工学报》2016,67(Z1):111-116
板式换热器在工业生产中广泛应用。基于换热器(火积)耗散热阻理论,采用数值模拟和实验相结合的方法对新型蜂窝板式换热器进行研究。结果表明数值模拟和实验结果在合理的误差范围内,验证了数值模拟的可靠性。新型板式换热器内部蜂窝结构附近的速度场出现规律的周期性变化,流体湍流强度增加,提高了换热效率。新型板式换热器换热量与其(火积)耗散和(火积)耗散热阻呈反比例关系,这为新型蜂窝板式换热器的优化提供了理论依据,并为工业生产提供参考。  相似文献   

10.
建立了用于观测水溶解CO2过程界面Rayleigh对流现象的粒子成像测速(PIV)和激光诱导荧光(LIF)技术联用方法,同时获得了该对流传质过程的液相速度场及浓度分布,定量观测了Rayleigh对流的发展过程。经界面对流发生条件下传质过程的分析,指出Rayleigh对流过程的涡量是影响传质过程的主要因素,给出了传质系数随涡量的变化关系和相应的关联式,进而为通过液相速度场的测量预测Rayleigh对流条件下的液相传质系数提供了一种有效的方法。  相似文献   

11.
采用激光诱导荧光(LIF)观测方法考察了在气相中分别添加乙醇和二氯甲烷分别对CO2在水中溶解过程界面对流的影响,得到了液相中CO2浓度分布及其演化的观测结果,通过物料衡算得到了相应条件下的液相传质系数。CO2溶解过程会出现由密度梯度引起的Rayleigh对流。实验结果表明,当添加的乙醇含量小于8.47 mg·L-1时,Rayleigh对流会被增强,进而促进了CO2的溶解;随着气相中乙醇含量的增大,Rayleigh对流反而被抑制;气相添加二氯甲烷会显著增强Rayleigh对流,提高了CO2的传质速率,随着气相二氯甲烷含量的增大,CO2在水中溶解过程的液相传质系数呈现先加强后恒定的趋势。  相似文献   

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