發(fā)布時間：2020-04-22 10:11

【摘要】：本文在平界面模型的基礎(chǔ)上,建立了氣液傳質(zhì)方程,校驗了方程的可行性。進一步研究了單氣泡模型以及微型鼓泡模型中的異丙醇水溶液中溶質(zhì)揮發(fā)到氣相氮氣中的傳質(zhì)過程,分析了傳質(zhì)過程中界面Marangoni對流的發(fā)生以及各種參數(shù)對傳質(zhì)結(jié)果的影響。平界面模型中,校驗了控制方程以及界面張力的計算,建立了流體力學(xué)計算方法,分析了傳質(zhì)過程中Marangoni對流對傳質(zhì)結(jié)果的影響以及溫度梯度的存在對Marangoni對流引發(fā)的影響。結(jié)果表明,Marangoni對流的發(fā)生促進了氣液傳質(zhì),加快了傳質(zhì)過程。而溶質(zhì)揮發(fā)過程中會伴隨著溫度的改變,在該模型中溫度梯度不容忽略,其存在能夠較早的引發(fā)Marangoni對流的出現(xiàn),對傳質(zhì)的增強結(jié)果也更明顯。在單氣泡模型中,通過Patch生成單氣泡手段,分別考察了無重力以及重力存在時的模擬計算結(jié)果。無重力時,定量以及定性的結(jié)果都表明界面發(fā)生了較為明顯的Marangoni對流,氣泡直徑越小,Marangoni對流發(fā)生的時間越晚,并且考慮溫度梯度的情況下Marangoni對流發(fā)生的時間也略早。重力存在的情況下,觀察不到Marangoni對流的發(fā)生,經(jīng)過分析,認(rèn)為是氣泡的宏觀上升運動消除了Marangoni對流的發(fā)生。氣泡直徑的影響和無重力的情況下較為一致,直徑越小傳質(zhì)越快接近于飽和。鼓泡塔模型中,首先進行了流體力學(xué)分析,考察了表面張力大小、液相粘度以及密度等一系列參數(shù)對氣泡形態(tài)的影響。研究表明,氣泡形態(tài)受著這些參數(shù)的多多少少的影響,其中氣泡直徑隨著表面張力、液相粘度以及氣液進口速度等參數(shù)的增大而增大,另外,這些參數(shù)還直接影響著鼓泡塔中氣泡生成的數(shù)目,也就是影響著鼓泡塔的氣含率,這為設(shè)計合理的鼓泡塔提供了可借鑒參數(shù)。最后在流體力學(xué)模型研究的基礎(chǔ)上,改變了物性體系,對比第三章考慮重力的情況下運動中的單氣泡傳質(zhì)結(jié)果,進一步研究了鼓泡塔中氣液揮發(fā)傳質(zhì)模型,分析了未觀測到單氣泡界面Marangoni對流的原因,加深了采用計算模擬手段研究鼓泡塔中氣液傳質(zhì)的認(rèn)識。
【圖文】：

逑列的滾筒狀結(jié)構(gòu)。陳虹伶［｜４］利用光學(xué)觀測法中的投影法，觀測了不同雙組分體系逡逑液滴在水平方向上由傳質(zhì)導(dǎo)致的氣液相界面出現(xiàn)的Ｍａｒａｎｇｏｎｉ對流結(jié)構(gòu)，如圖２逡逑所示，由于組分的不同，對流結(jié)構(gòu)存在一定的區(qū)別，進一步的觀測研究表明，液逡逑滴的大小和濃度同樣都會影響著Ｍａｒａｎｇｏｎｉ對流的形狀。逡逑１１逡逑（ａ）無解吸（ｂ）有解吸逡逑圖丨豎直下降皂膜紋影圖像｜ｌ３】逡逑Ｆｉｇ．邋１邋Ｓｃｈｌｉｅｒｅｎ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ｆａｌｌｉｎｇ邋ｓｏａｐ邋ｆｉｌｍ１＇３１逡逑（ａ）異丙醇－水體系（ｂ）丙酮－水體系逡逑圖２水平面液滴界面Ｍａｒａｎｇｏｎｉ對流結(jié)構(gòu)［１４］逡逑Ｆｉｇ．邋２邋Ｍａｒａｎｇｏｎｉ邋ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ邋ａｔ邋ｔｈｅ邋ｉｎｔｅｒｆａｃｅ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ邋ｐｌａｎｅ１邋ｌ４Ｊ逡逑直接的光學(xué)觀測，要求相界面需要清晰可視，，并且實驗限定在靜態(tài)或者嚴(yán)格逡逑的層流狀態(tài)相界面，并且局限在層流下降液膜或者是＋互溶的液液體系，這就限逡逑定了直接的光學(xué)觀測在研究Ｍａｒａｎｇｏｎｉ效應(yīng)中的應(yīng)用。除了直接的觀察，間接的逡逑考察傳質(zhì)前后一些參數(shù)的變化，也是研[偅停幔潁幔睿紓錚睿樾вΦ鬧匾揪�，这样惦y繡義襄呈侄我駁玫皆嚼叢蕉嗟腦舜�。辶x仙秤碌齲ピ諮衃偸謁脅懔髟碩刺返牡團ǘ鵲囊頤閹芤航馕體義現(xiàn)�，引入了澡帒讬哑矄桚，传质前后矄桚ｎl謀浠梢雜美醇浣擁嘏卸襄義希停幔潁幔睿紓錚睿槎粵韉姆⑸敕

本文編號：2636408