双光路纹影仪观察气液传质界面湍动现象

建立了双光路纹影仪实验系统,并利用双光路纹影仪,同时从垂直和平行于界面两个方向对氯苯吸收、解吸CO₂的传质对流结构进行了观察,发现在氯苯吸收CO₂时,没有明显的对流结构,只是在垂直界面的纹影图像中观察到逐渐变粗的暗条纹。在氯苯解吸CO₂时,在垂直和平行于界面两个方向都观察到了明显的对流结构,在垂直界面的纹影图像中开始时出现分层现象,随着解吸的进行,对流加剧,分层现象被破坏;平行界面方向的对流结构发展较快,优先在平行界面的纹影图像中观察到明显的对流结构。由于传质的热效应,两个方向的对流结构都有向中心运动的趋势。实验表明,双光路纹影仪实验系统能观察界面传质对流过程的三维变化,可深化对界面传质对流过程的认识。     

气液传质过程的界面湍动

界面湍动对相际传质具有重要影响。利用显微激光全息干涉技术研究了 CO2 在乙醇 -水溶液中吸收过程的界面湍动情况 ,实验观察了界面湍动强度与溶液浓度的关系 ,结果表明 ,乙醇浓度越高 ,界面湍动强度越大 ,文中对此进行了分析和讨论。     

界面湍动对气液传质的影响

气液传质过程中经常伴有界面湍动。界面湍动由传质的不均匀性引起,反过来又极大地促进传质。介绍了界面湍动的产生机理和形成条件,对4种不同Ra和Ma准数的情况分别进行了分析。讨论了界面湍动强度对气液传质系数的影响关系。传质系数与Man成正比,其中n随着Marangoni对流胞类型的不同而在1/3和1之间变化。在气液系统中,液相与气相阻力比越大,由界面湍动引起的传质的增强效应越显著。     

气液传质液滴界面的Marangoni对流

通过氮气吹扫双组分液滴,用激光投影法定性观察由于轻组分向气相扩散导致的Marangoni对流结构,结果表明Marangoni对流以小尺度涡流结构和大尺度对称循环流动的形式出现,其中乙醇-水体系首先出现小尺度涡流结构,涡流不断长大合并;丙酮-水体系则以大尺度对称循环对流结构为主,随后在近界面处形成小尺度涡流结构。采用氮气吹扫乙醇-水及丙酮-水静止悬垂单液滴的方法,通过比较实验测量传质系数与理论预测值,表明液滴近界面处Marangoni对流小尺度涡结构对传质促进作用较小,而液滴内大尺度循环对流结构对传质促进作用大。     

双组分扩散过程界面湍动现象观察

利用激光纹影仪对静止、水平流动以及降膜流动的乙醇水溶液双组分扩散过程中传质导致的界面对流结构进行了观察,同时考察了温度、液层厚度、流体运动状态等因素对界面对流结构的影响.研究结果有助于寻求增进传质的有效途径,并且为传质界面湍动现象的理论分析提供实验依据.     

气液界面Marangoni效应对传质系数的影响

在气液相际传质过程中,界面Marangoni湍动会对传质过程产生重要的影响,为此,建立了一套气液接触传质设备,以使得通过N2与异丙醇稀溶液逆流接触将液体中使表面张力降低的溶质解吸出来,从而引发Marangoni湍动,提高传质速率。发生Marangoni对流时,液相的传质系数比只依靠扩散传质而不考虑Marangoni效应时大,因此引出增强因子F这一概念,通过计算F的值即可判断Marangoni效应对传质速率影响的程度。提出了一个包括Marangoni准数的计算传质系数关联式,其计算结果与实验结果相符．     

质量传递过程中界面湍动现象的光学观察

采用光学纹影摄影方法观察了多组分蒸发、吸收和解吸过程中相界面处的对流现象 .自然蒸发过程所研究的物系为苯 /甲苯二元混合物和乙酸 /乙酸乙酯 /乙二醇三组分混合物 ,气液传质过程包括甲醇、异丁醇等分别吸收二氧化碳的吸收过程和二氧化碳从有机溶剂中解吸的过程 .结果发现 ,在多组分有机液体混合物蒸发和气液传质过程中存在规则有序滚桶形或多边形细胞状对流 .这说明有序对流运动的产生是相际传质过程中普遍存在的现象 ,其结构特点取决于实验条件和体系的性质     

单组分扩散过程中界面湍动对流结构的观察

利用激光纹影仪从垂直和平行于界面两个方向对静止和流动乙醇吸收、解吸C02的传质对流结构进行了观察，发现在液相主体中明显存在传质导致的液体对流现象，同时发现对流结构在液相流动方向取向具有优先性。研究界面对流对增大传质速率，探索微观传质机理和寻求强化传质途径具有理论和实际意义。     

传质过程中的Rayleigh-Bénard-Marangoni效应

Rayleigh B啨ｎａｒｄ Marangoni现象对吸收、萃取、精馏、蒸发等气液或液液传质过程具有显著的影响和重要性 ,但迄今 ,对RBM现象本质的认识还远远不能满足理论和工程上的要求 ,对其实验及理论研究将促进对传质微观机理的理解及加强实际应用。文中综述了对RBM现象实验和理论研究的成果 ,讨论了未来对其研究的方法和方向。     

湍球塔气液相界面结构及传质面积

湍球塔因其防堵塞、强湍动、传质面积大等特点,可作为烟气氨法脱碳后用磷石膏浆料净化尾气微量氨的气液传质设备。本文基于湍球塔液滴团聚分散理论研究了液滴和液膜形成的气液相界面结构,并得到气液传质面积的数学模型。在磷石膏浆料吸收氨法脱碳尾气微量氨的湍球塔实验装置中,在气体Re_g157~475、液气比1~6范围内进行实验研究,从实验数据回归得到的气液传质面积与理论计算值吻合。结果表明,湍球塔气液传质面积以团聚分散的液滴为主,湍球表面积占比不足25%。     

Simulation of interfacial Marangoni convection in gas-liquid mass transfer by lattice Boltzmann method

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.     

气液传质过程中Marangoni对流的观测与定量分析

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。     

纳米流体强化气液传质研究进展

简要阐述了气相沉积法、共混法和分散法3种纳米流体的制备方法以及物理法、化学法两种纳米流体的分散技术。重点综述了纳米流体强化气液传质过程以及强化机理方面的最新研究成果。分析给出了纳米流体强化气液传质的几点原因：掠过效应、抑制气泡聚并机理、边界层混合机理、渗透机理以及多个影响因素相互关联作用。并预测出可能成为研究热点并有助于统一的强化理论表述提出的4个研究方向：影响纳米颗粒强化气液传质的各种因素相互耦合作用;纳米流体对氨、CO2、CO、O2和水蒸气以外的其它气体的物理化学吸收,进一步提出纳米颗粒强化气液传质普适性模型;搜集纳米颗粒影响气液界面附近的浓度分布;速度分布的微观信息以及纳米颗粒与气液界面相互作用的研究。     

Rayleigh对流及其对界面传质影响模拟的格子Boltzmann方法

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   

气液界面传质机理

提出了气液相际传质的推动力来源于界面不平衡的概念.针对气体吸收过程, 以普遍化的化学势推动力方程为基础, 导出了在有传质通量存在下的两相界面处的浓度关系,并针对不同情况进行了求解.提出了一个反映液相侧动力学状况的量纲1数Yo ,Yo越大界面处两相越偏离平衡.界面浓度是与Yo和液相主体浓度密切相关的.为验证本文模型, 作者采用显微激光全息干涉技术对甲醇、乙醇、正丙醇静止吸收CO₂时的界面浓度进行了测定, 实验结果表明了本文模型的正确性.     

填料塔气液传质参数研究（Ⅰ）──有效传质面积及容积传质系数

用化学吸收法测定了拉西环填料的有效传质表面积和容积传质系数，并进一步用物理法比较测定了容积传质系数。实验证明，用化学法测得的容积传质系数大于物理法测定值。并得出有效传质表面积及容积传质系数与喷淋密度的关系式。     

Effect of interfacial velocity and interfacial tension gradient on momentum,heat and mass transfer

The effect of interfacial velocity and interfacial tension gradient on momentum, heat and mass transfer was studied theoretically. After reviewing current knowledge regarding interfacial velocity effects, the interfacial tension gradient effect is discussed as a numerical solution of the laminar boundary layer equations. The enhancement and suppression of interfacial mobility, and the rates of interphase momentum, heat and mass transfer were related to the Marangoni number. A diagram showing the effect of interfacial tension gradient on momentum, heat and mass transfer is presented.