在搅拌器中油水乳状液的气液传质

选取CO2为气相,苯/辛烷-水乳状液为液相,通过难溶气体的吸收实验,研究了在带有气体分布器的三相混合吸收装置中分散液相对气液传质的增强作用。实验结果表明,传质增强因子随能量输入的增大而增大,且分散相形成的液滴较小时,在膜内停留时间里小液滴对气液传质有增强作用。分析了"传输机理",总结出增强气液传质的本质在于分散液相通过吸收作用改变气液界面液侧组分浓度梯度,并在此基础上提出了新的描述分散液相增强气液传质的解释。     

Al_2O_3纳米流体液滴蒸发特性的数值模拟研究

纳米流体液滴蒸发现象在电子设备冷却、喷墨打印以及医学检测等领域都有广泛应用。为了研究水基Al_2O_3纳米流体液滴的蒸发特性,建立了纳米流体液滴蒸发的二维瞬态模型,考虑了纳米颗粒输运行为以及液滴内部流动的影响,并采用任意拉格朗日-欧拉法(ALE)捕捉气液运动界面。基于所建立的模型,分析了水基Al_2O_3纳米流体液滴内部Marangoni流、纳米颗粒初始浓度以及基板温度对纳米流体液滴蒸发特性的影响规律。结果表明,液滴内部Marangoni流会影响气液界面温度分布和蒸发速率。由于液滴内部纳米颗粒浓度分布和气液界面温度发生变化,纳米流体液滴的蒸发速率随着纳米颗粒初始浓度和基板温度升高而增加。     

Al2O3纳米流体液滴蒸发特性的数值模拟研究

纳米流体液滴蒸发现象在电子设备冷却、喷墨打印以及医学检测等领域都有广泛应用。为了研究水基Al₂O₃纳米流体液滴的蒸发特性,建立了纳米流体液滴蒸发的二维瞬态模型,考虑了纳米颗粒输运行为以及液滴内部流动的影响,并采用任意拉格朗日-欧拉法（ALE）捕捉气液运动界面。基于所建立的模型,分析了水基Al₂O₃纳米流体液滴内部Marangoni流、纳米颗粒初始浓度以及基板温度对纳米流体液滴蒸发特性的影响规律。结果表明,液滴内部Marangoni流会影响气液界面温度分布和蒸发速率。由于液滴内部纳米颗粒浓度分布和气液界面温度发生变化,纳米流体液滴的蒸发速率随着纳米颗粒初始浓度和基板温度升高而增加。     

吸附剂细粉增强气液两相传质(Ⅰ)机理

对于两元物系,进行了吸附剂细粉（小于10μm）强化气液两相传质的机理研究。分析了吸附对气液两相传质的强化作用,以及细粉颗粒对流体性质和组分扩散的影响,提出了吸附剂细粉强化传质的机理。根据渗透理论和对吸附等温线的线性化处理,推导出了相应的数学模型,并进行了模拟计算。     

ENHANCEMENT OF FINE ADSORBENT PARTICLES ON GAS - LIQUID MASS TRANSFER (Ⅰ)MECHANISM

对于两元物系,进行了吸附剂细粉（小于10μm）强化气液两相传质的机理研究。分析了吸附对气液两相传质的强化作用,以及细粉颗粒对流体性质和组分扩散的影响,提出了吸附剂细粉强化传质的机理。根据渗透理论和对吸附等温线的线性化处理,推导出了相应的数学模型,并进行了模拟计算。     

界面传质中Rayleigh对流的定量分析

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。     

有机分散相强化气体吸收的研究

分析了有机分散相强化气体吸收机理,阐述了分散相强化气液传质的意义.以水吸收二氧化碳为研究体系,实验考察了加入辛醇、辛烷对吸收过程影响,运用因次分析法分析有机分散相分散程度对吸收效果的影响,进而确定强化气体吸收的最小搅拌速度,并用插值函数微商法确定体积传质系数KLa.研究结果表明:有机分散相的加入能够显著提高气体吸收速率;适宜的搅拌速度有利于液液体系分散,促进传质;降低界面张力和增加气含率也有利于传质.     

液相中气泡上升行为与界面传质:实验研究与数值计算

在工业生产过程中，气泡在液相中的上升行为及气液界面的传质行为极为常见。本文针对不同条件下气泡上升过程的实验研究方法以及数值计算方法进行了总结。从实验与数值计算的角度，综述了单气泡上升过程的影响因素、多气泡上升过程聚并与破裂的现象和机理以及工业装置中气液两相流型和气泡特性，并对传质模型进行了归纳，主要关注了气侧-界面传质模型的研究现状。综述结果表明：当前对于单气泡上升行为的研究较为充分，而对于多气泡的行为机理的研究尚需深入。此外，受到研究手段的限制，进行气侧-界面传质模型研究具有一定挑战性。针对当前的相关研究进展和存在的问题，对今后气泡上升行为和传质行为的研究提出以下建议，即开展气泡聚并与破裂可控性研究，强化对气侧-界面传质过程的研究，包括泡内流体行为可视化研究和相关传质模型的建立。     

膜分散技术及其强化反应过程的研究进展

膜分散技术以多孔膜材料为“芯片”,通过微纳米孔道将气相/液相反应物分散成大量微气泡/液滴,是实现物质快速混合和高效传质的重要手段。本文概述了膜分散技术的原理及特点,介绍了近年来膜分散技术在制备微纳米粉体材料和强化多相催化反应过程方面的研究进展。在膜分散强化微纳米粉体制备方面,重点阐述了膜微孔道分散混合机理以及膜分散法在制备高分子微球和无机纳米颗粒过程中的应用进展。在膜分散强化多相催化反应过程方面,回顾了与膜分散强化气液两相流过程相关的实验研究及理论计算工作,评述了影响气泡形成及传质特性的关键因素,随后介绍了膜分散技术强化多相催化反应过程的研究现状。在此基础上,提出了未来膜分散技术的研究方向。     

CO2在纳米流体解吸过程中的微对流现象

建立了一套水平气液界面传质模拟装置,利用粒子成像测速仪（PIV）对CO2从乙醇和乙醇纳米流体中解吸过程液相流场进行了观测和分析。传质发生时,在近界面处均观察到了由Marangoni效应造成的湍动。通过对平均速度的分析,发现在乙醇纳米流体中发生的湍动强度和湍动范围较乙醇溶液中大。纳米流体中的Marangoni效应加剧了纳米粒子的布朗运动,引发了纳米流体中的微对流,从而将界面处的湍动传递至液相主体中,导致液相主体的漩涡增多、流体混合加剧,促进了气液传质。     

环隙式离心萃取器内部两相流动研究进展

环隙式离心萃取器是集成液-液混合与液-液分离于一体的高性能萃取设备,其广泛应用于核工业、化工环保、有色冶金、生物医药等领域。离心萃取器具有优异的水力学特性和传质特性,这主要得益于其环隙中的泰勒涡流以及转鼓内的离心分离流等特殊流动。本文主要依据离心萃取器结构和两相流动特点,综述了环隙内气-液界面变化规律、气泡流动特性、液-液两相流型、液滴流动特性,以及转鼓内的气-液界面等方面的研究进展,还总结了环隙螺旋隔板、转鼓径向叶片等结构的优化对于两相流动、混合或分离效果的影响。在后续研究中,可以从离心萃取过程中的液滴分散和聚并机理、三相流动测试及模拟、结构的模型化设计方法等方面开展更加深入的研究。     

均温板散热技术研究进展

均温板作为一种新型的两相流散热技术,具有导热性高、均温性好、热流方向可逆等优点,克服了传统热管接触面积小、热阻大、热流密度不均匀等问题,已经成为解决未来电子工业中高热流密度电子器件散热有效途径之一。本文总结了3种吸液芯种类：微槽道型、烧结粉末型、烧结丝网型,阐述每种毛细芯的制备方法,并比较它们的优缺点;简述了当前国内外对均温板传热传质理论的最新研究进展,学者们利用输运模型沸腾理论捕捉气液界面,确定临界热通量,分析工质在均温板内的流动和传热的规律。本文剖析了影响均温板性能的各个因素,包括流体选择、充液率、热源输入功率大小和分布位置、工作角度等。最后从背景环境角度对均温板的应用方向进行了分析和展望。     

微通道内气-液弹状流动及传质特性研究进展

气-液弹状流,又称Taylor流,是一种以长气泡和液弹交替形式流动的流动形态。微通道内气-液弹状流因其气泡与液弹尺寸分布均一、停留时间分布窄、径向混合强等优点,是一种适于强化气-液反应的理想流型。本文首先介绍了微通道内气泡的生成机理、气泡和液弹长度,以及气泡生成阶段的传质特征。其次系统综述了主通道中弹状流动及传质过程的研究进展,包括气泡形状与液膜厚度、液弹内循环和泄漏流特征、气-液传质系数的测量与预测,以及物理与化学吸收过程中的传质特性等方面内容。最后阐述了当前研究的不足并展望了气-液弹状流的研究方向。     

超声微反应器内气液传质过程的介尺度强化机制

采用CFD方法对超声微反应器内的Taylor气液两相流的传质过程进行了模拟。针对传质过程中主要的介尺度结构,包括气泡表面波、空化声流、液相内的局部浓度,分析了其空间分布和时间演化规律。模拟结果有效捕捉了实验难以观测的液膜区域,并将液膜厚度与气泡表面波振动进行了关联,阐释了气液界面附近的空化声流对传质过程的强化作用。根据超声微反应器内Taylor流的传质特点,分别研究了不同流动和超声条件对液弹内和液膜处传质过程的影响,比较了各局部传质对整体传质效率的贡献。通过分析整体/局部Sherwood数与Peclet数间的关系,研究了超声效应对气液传质速率的影响。分析结果从介尺度角度验证了文献关于超声微反应器传质系数的计算,完善了超声微反应器内气液传质过程的强化理论。     

气液并流吸收过程中液相近界面浓度分布的全息干涉测量

1 INTRODUCTION Mass transfer across free interface of gas-liquid flow is of extensive importance and is encountered in most industrial applications. A close investigation of concentration distribution near the interface is helpful to understand mass transfer phenomena, to guide the development of transport theories, and to optimize the design of gas-liquid contact equipment. Laser holographic interference technique provides a precise and noncontact measurement method for measuring the tran…     

Investigation of mass transfer model of CO2 absorption with Rayleigh convection using multi-relaxation time lattice Boltzmann method

CO₂ absorption into absorbents is a widely used method to reduce carbon emissions, in which the concentration gradient near the gas-liquid interface may induce Rayleigh convection (RC). Once RC occurs, the mass transfer rate will be significantly enhanced. Therefore, it is necessary to explore the mass transfer enhancement mechanism further and develop a penetration/surface divergence hybrid mass transfer model. In this study, we conduct research on the process of CO₂ absorption into ethanol with RC. Firstly, we use a multi-relaxation time lattice Boltzmann method to simulate the absorption process and obtain the flow and concentration fields. And we also verify the reliability of the numerical simulation results by comparing with the experimental results. Then, we analyze the characteristics of non-uniform flow and concentration fields in RC. Moreover, we divide the near-interface region into diffusion-dominated and convection-dominated mass transfer zones by checking whether the horizontal average velocity is greater than 1.0×10^-4 m·s^-1. Furthermore, based on the differences in mass transfer mechanisms of the aforementioned two zones, we propose a penetration/surface divergence hybrid model to predict the instantaneous mass transfer coefficient. The prediction results demonstrate that the hybrid model can precisely predict the instantaneous mass transfer coefficient of the entire CO₂ absorption process. Our proposed hybrid model provides a promising way to deal with the complex mass transfer problems with non-uniform flow and concentration fields.     

Coupled two-phase mass transfer to spherical drops — Trace gas absorption and oxidation by a single drop

Mass transfer across gas and liquid boundary layers into the core of drops with liquid phase first order chemical reaction has been analyzed for spherical drops in the Reynolds number range of 50 < Re_g < 400. The realistic and computationally efficient simulation of this gas absorption system is applicable in a variety of engineering fields including gas-liquid mass transfer in drops and sprays. The present paper deals with the fluid mechanics and mass transfer with chemical reaction of a single drop. In computer experiments good predictive agreement has been achieved with measured data. The theoretical results were generalized to show the influence of three major system parameters: Peclet number Pe_g or Pe_l Damköhler number Da and the distribution coefficient at the gas-liquid interface, M, on mass transfer and to demonstrate the importance of coupled gas- and liquid-phase resistances to gas absorption under practical conditions.     

气液固微型流化床的气液传质系数

气液固微型流化床兼具微流控系统和宏观流化床的优点,具有潜在的工业应用价值,但是,其应用基础研究十分缺乏。采用床径为1.6、2.0、2.4 mm的微型流化床,平均粒径为160、190、220 μm的玻璃珠,以NaOH水溶液吸收CO₂气体为气液传质研究物系,在三相流动研究的基础上,考察了表观气速、表观液速、床径、粒径等对三相微型流化床气液体积传质系数的影响。结果表明：给定其他条件,增加表观气速和表观液速,均使气液体积传质系数增大;表观气速主要改变气含率和气液相界面积,而表观液速主要改变液相传质系数;床径减小,气液相界面积和气液体积传质系数都有所增加;在气液两相微型鼓泡塔中加入固体颗粒,形成三相分散鼓泡流型,当其固含率在0.15~0.30范围内,可显著增强气液传质,其气液体积传质系数是气液微鼓泡塔的1.1~1.5倍;与宏观流化床相比,相同条件下微型床的相界面积为它的5~10倍,是微型流化床具有更大体积传质系数的主要影响因素。