运动气泡近界面浓度场的激光测量及其传质特性的研究

<正>1引言迄今为止,有关两相流气泡的传质研究已有大量报道[1-4]。这些研究均是一种黑箱式的研究方法,着眼于宏观现象的观测、分析及回归,无法从机理上展示各种宏观传递现象的差异及其内在本质,固而其研究结果均带有很大的经验性和局限性。 随着化学工程基础理论研究的深入发展,需要进一步了解运动气泡逼近界面处浓度场的变化与分布。特别是由于运动气泡的特殊性,气泡在上升过程中要发生变形[5],形成泡前区及尾涡区,在这两个区域内,界面阳近动力学特性及浓度场特性有很大差异,这就需要在更深的层次上研究这种微观差异。     

运动气泡近界面湍流场的激光测量及其湍流结构特性

运用二维激光多普勒测速仪,测定了运动气泡近界面的动力学特性,其中包括时均特性及湍流场结构.实验表明,尾涡区的时均流速呈非均匀分布,湍流场由双结构组成,即由完全随机的湍流涡及规律性的相干涡构成,这种双结构现象在尾涡的中心及边缘部又有所变化,其相关函数、谱密度函数及统计尺度亦随不同的部位而变化.泡前区受尾涡区周期性Karman涡脱落的影响,呈现相同频率的周期波动.这种特性存在于切向及法向速度中.     

多组分相际传质近界面浓度场的测定

<正> 1 引言 多组分相际传质的理论研究进展缓慢,由于实验技术的限制,现有的传质理论尚未得到验证,其微观机理尚不清楚,而深入研究多组分相际传质的关键问题是选择合适的浓度测量方法.目前,激光测温已普遍应用于各学科研究领域,但浓度场的测定尚限于浓度变化大且变化区域大的体系,文献报道最多的是扩散系数的测定.苗容生等利用显微激光全息干涉技术,成功地测出了湍流场中二元气液传质液相侧边界层内的浓度场变化.对于三元系统的测量,迄今未见文献报道,本文利用双波长激光显微全息干涉技术,对三元气液传质液相侧边界层内的浓度分布进行测量.     

析气界面上气泡滑移促进的传质模型探索

本文在充分研究析气界面上气泡行为的基础上，根据界面上析出气泡的动力学行为，结合界面附近流体及相间传质理论。导出了气泡滑移促进的传质模型     

气泡周围流场的PIV测定和浓度场研究

针对单乙醇胺水溶液吸收二氧化碳过程,采用粒子成像测速仪(PIV)对气泡周围的流场进行了测定,流场围绕气泡的对称轴呈对称分布.对速度场实验数据进行拟合,得到了泡顶对称轴上径向速度的分布方程.另外,采用实时激光全息干涉系统对不同液体流速下单乙醇胺吸收二氧化碳的传质过程进行了研究,通过CCD摄像机采集并记录下不同时刻的全息干涉条纹图.由干涉条纹图和浓度-折射率标准曲线,计算出传质达到稳态时气泡周围液相侧近界面浓度分布,近界面浓度及浓度边界层厚度.浓度分布呈指数衰减趋势,且浓度边界层厚度远远小于速度边界层厚度;随着液体流速的增加,气泡周围液相侧浓度边界层厚度和近界面浓度均减小.结合速度分布方程和对流扩散方程,推导出单乙醇胺水溶液吸收二氧化碳过程液相侧浓度分布模型.     

气泡传质过程近界面非稳态特性及其热力学研究

运用不可逆热力学原理 ,对气泡传质过程进行了理论分析 ,讨论了非稳态、稳态、平衡态的差异及其变化规律。根据实验结果 ,提出了近界面浓度与两相相对运动速度的关系式。对气泡传质过程的近界面浓度场进行了模拟计算 ,计算结果与实验结果相当吻合。     

气泡传质过程近界面非稳态特性及热力学研究

利用实时显微激光全息干涉测试技术 ,对运动气泡传质过程近界面的非稳态特性及浓度分布进行了实验测定 ,讨论了近界面湍动性质、稳态性质、非平衡性质及其关系 ,考察了流速、泡径、温度等因素对气泡传质过程的影响     

液液界面传质过程的激光干涉法研究

为了研究液液传质过程的界面现象及传质特征,采用实时激光全息干涉技术,根据不同初始浓度时乙醇通过油水界面传质过程的全息干涉图,得到了传质过程水相侧的浓度分布,据此求出了近界面浓度和基于浓度的传质系数,并关联了近界面浓度与主体相溶质浓度的关系。建立了界面能随溶质浓度改变的函数关系,计算结果与实验值吻合良好。研究结果表明,液液静止界面传质过程基本符合双膜理论,溶质的加入能改变界面性能,传质过程界面处于非平衡状态。     

析气界面上的气泡生长速率

析气界面上的气泡生长速率李新海，陈新民，莫鼎成，刘今（中南工业大学化学系长沙４１００８３）关键词气泡，界面，气泡生长１前言液体中，可以由外界鼓入气体，在气体导管出口即喷咀上形成气泡，也可以由气体物质过饱和的溶液中自动成核，生成气泡。对这两种气泡的成泡...     

界面纳米气泡研究历史和展望

界面科学研究因其在工业、农业、环境和催化等领域的重要性一直是国内外科学工作者非常关注的领域.固液界面纳米气泡的发现和研究是近20年来科学界的一匹"黑马",它的存在颠覆了人们的认知,以超乎常人想象的效果在水处理、农业、矿物浮选、界面输运和清洗等领域表现出色,成为国内外相关领域的研究热点.该综述对界面纳米气泡的研究历史、产...     

单泡吸收过程的界面传质机理

This paper focuses on the mechanism of interfacial mass transfer of a single bubble, based on the chemical potential driving force, an approach for calculating interfacial concentration in practical process is proposed. The absorption processes of bubble under both quiescent and mobile conditions are analyzed and discussed respectively. For a stationary absorption, only in the case of liquid bulk concentration near saturated value, the interfacial concentration could close to the equilibrium value ; For a moving bubble, under ordinary operating condition （Yo〉l）, the interfacial concentration is far from its equilibrium. Only under bulk concentration near saturated value or a smaller Yo（Yo〈0.1） which may involve the complication of additional resistance at interface induced by surface contamination or surfactant added, the interfacial concentration could be approximate to equilibrium value. The interfacial concentration close to the interface on liquid side for a single CO2 bubble absorbed by methanol is measured using a modern optical instrumentation in which the laser holographic interference method is adopted with a real-time and amplification technique. Experimental results show that the interfacial concentration decreases significantly with increasing Re and is far from the equilibrium one in a larger Re range. Experiments validate the proposed model.     

第三组分对气液传质影响的研究

The influence of the third component on gas-liquid mass transfer was studied by use of laser holographic interferometry. Four surfactants were added respectively and experimental results show that the mlcroamount of surfactants can change obviously the concentration near the interface on bubble mass transfer process, which indicated that the third component has a significant effect on the bubble mass transfer process.     

全息干涉法对气液流动浓度边界层的实验观测

引言 早期的界面浓度分布观测多采用加入示踪剂的方法[1-4].但由于示踪剂的加入对传质会造成干扰,影响了测量的可靠性.     

吸收过程的界面传质机理

以分子热力学为基础 ,对气体吸收过程进行了理论分析 ,导出了传质通量的数学表达式。根据该文分析 ,气液界面传质的源动力来自界面处气液两相的不平衡 ,即只要有传质发生 ,液相界面处的浓度就不会达到与气相呈平衡的浓度。对于气相阻力可以忽略的吸收过程 ,两相传质速率的大小主要取决于液相的溶质界面浓度和液膜厚度 ,影响溶质界面浓度和液膜厚度的主要因素是近界面液相侧的流场分布。利用近界面浓度与液膜厚度的激光测定结果 ,计算了甲醇、乙醇及正丙醇吸收CO2 气泡的传质通量 ,计算结果与实验值吻合良好     

轴流式搅拌桨搅拌槽内混合时间的数值模拟

利用计算流体力学软件FLUENT 6.0程序计算了单层CBY搅拌槽内流体混合过程的速度场和浓度场,讨论了加料点位置和监测点位置对混合时间的影响。结果表明,拌槽内物料的混合过程主要由槽内的流体流动所控制;混合时间与加料点位置有关,在桨叶附近区域加料时混合时间比在液体表面加料时的混合时间短,应尽量在搅拌反应器的桨叶尖端处加料;不同的监测点位置对混合时间有很大的影响,在靠近槽底部进行监测所得到的混合时间最短。     

环己烷/PDMS体系起泡脱挥中气泡场的激光全息研究

在介绍环己烷／PDMS体系中起泡脱挥气泡场的激光全息图记录与再现的基础上,对其全息图通过计算机进行了VPPSA颗粒形状分析和数据处理。讨论了液体高度、操作真空度和环己烷初始浓度对数均气泡直径的影响。实验结果表明,数均气泡直径随液体高度增加而增加,随操作真空度和环己烷初始浓度的增加而稍增大。液体高度是其主要影响因素。同时,对测量误差的影响因素也进行了讨论。     

表面活性剂对气液传质的影响

引言在气液相际传质的研究中,有许多有关表面活性剂能降低传质膜系数的报道．Davies在其《湍动现象》一书中做了较为详细的讨论,Davies认为,少量的表面活性剂使界面产生一层附加的薄膜,这层薄膜产生的应力将阻碍表面运动．实际上,气液相际传质通常总是伴有或强或弱的界面湍动,表面活性剂不仅改变界面湍动状况,而且对近界面浓度也有较大的影响．本文利用显微激光全息干涉技术对比进行了研究．1实验1.1装置液体折射率与密度有关,只要测出物场中的折射率变化,就可得到其浓度场的信息．利用激光全息干涉技术不仅可以测定浓度场的变化…     

基于第一原理力场预测热力学参数的探讨

讨论用第一原理全原子力场计算热力学参数的可行性.新开发的TEAM力场;在用气、液相基本性质验证后;不加任何参数调整;直接用于计算具有代表性的几个分子液体在不同热力学状态下的密度、蒸发焓、混合焓、亨利常数、饱和蒸气压等热力学参数.初步结果表明:液体密度和蒸发焓的预测结果良好;在较大范围内可获得与实验数据相吻合的结果;而混合焓的准确预测需要纯液体内聚能的高精度模拟数据;亨利常数的计算对液体的密度极为敏感.后两种性质的计算均可用全原子力场但需要高质量的力场参数.为了采用全原子力场计算气液相平衡数据;提出了一种半经验的、基于积分Clausius-Clapeyron方程的循环自洽方法计算液体的饱和蒸气压.