学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

界面湍动现象的实验研究

作　者: 林芬芬
导　师: 沙勇
学　校: 厦门大学
专　业: 化学工程
关键词: 界面湍动质量传递光学观察
分类号: TQ021.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 104次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在气—液相际传质过程中,由于界面处物质传递而使界面液体物化性质发生改变,将可能产生界面处流体运动,即界面湍动。一般认为界面湍动的起因为密度变化导致的Rayleiga-B（?）nard效应和表面张力变化导致的Marangoni效应。本文分别使用投影法和纹影法,对垂直和水平于界面两个方向上的双组分溶液挥发传质过程界面湍动对流结构进行了实验观察。观测结果显示,Rayleigh-B（?）nard效应和Marangoni效应引起的对流结构特征明显不同:Rayleigh-B（?）nard效应引起的对流结构主要为羽状对流,对流附近流体运动缓慢,且不断向液相深处发展,而Marangoni效应引起的对流结构为涡流结构,仅在近界面区域存在,且内部流体运动快速。对于Rayleigh-B（?）nard效应和Marangoni效应同时发生的系统,其混合对流结构受实验操作条件、容器的形状和尺寸、液层厚度的影响,Rayleigh-B（?）nard效应和Marangoni效应中的一个将占主导地位,并且占主导地位的对流类型将影响系统的界面湍动,决定对流结构的形式。本文以水、甲醇、乙醇为吸收剂,以不同规格的θ环和三角螺旋环为填料,采用静态吸收法吸收CO₂,研究了Rayleigh-B（?）nard对流对吸收传质的影响。实验结果表明,Rayleigh-B（?）nard对流的发生增强传质效果明显;三种填料中3mm×3mmθ环填料CO₂吸收最快,2mm×2mmθ环次之,3mm×3mm三角螺旋环最慢;填料的孔隙率影响Rayleigh-B（?）nard对流在填料层中的发展,从而影响CO₂吸收效果。通过在水面上持续滴加低表面张力溶剂,本文实验研究了没有Marangoni效应影响和Marangoni对流存在时水吸收CO₂的传质过程,结果表明,当Marangoni对流存在时,水对CO₂的吸收速率明显比没有Marangoni对流存在时大。同时通过摄影法测量表面张力梯度引起的Marangoni对流发生时界面流体运动速度,研究结果表明,Marangoni对流极大的加快了界面流体运动,促进液相表面更新,提高了传质效果。

全文目录

摘要  11-12
英文摘要  12-14
前言  14-15
第一章文献综述  15-27
  1.1 引言  15-16
  1.2 Rayleigh-B(?)nard效应和Marangoni效应的研究进展  16-23
    1.2.1 Rayleigh-B(?)nard效应和Marangoni效应的现象观察  16-19
      1.2.1.1 投影法与纹影法的基本原理  16-18
      1.2.1.2 现象观察  18-19
    1.2.2 Rayleigh-B(?)nard效应和Marangoni效应的间接测量  19-21
      1.2.2.1 液相内无填充介质  19-20
      1.2.2.2 液相内有填充介质  20-21
    1.2.3 宏观传质设备内的Marangoni对流研究  21-22
    1.2.4 人为诱导Marangoni效应的研究  22-23
    1.2.5 Marangoni效应的数值模拟  23
  1.3 应用  23-25
  1.4 本论文的主要研究内容  25-26
  符号说明  26-27
第二章 Rayleigh-B(?)nard效应和Marangoni效应的实验观察  27-52
  2.1 实验部分  27-31
    2.1.1 实验试剂及性质  27-28
    2.1.2 实验装置  28-31
      2.1.2.1 投影实验装置  28-30
      2.1.2.2 纹影实验装置  30-31
  2.2 垂直于传质界面的对流结构观察  31-41
    2.2.1 乙醇水溶液  31-33
      2.2.1.1 5%的乙醇水溶液扩散传质  31-32
      2.2.1.2 13%的乙醇水溶液扩散传质  32-33
      2.2.1.3 30%的乙醇水溶液扩散传质  33
    2.2.2 异丙醇水溶液  33-36
      2.2.2.1 5%和10%的异丙醇水溶液扩散传质  33-35
      2.2.2.2 30%的异丙醇水溶液扩散传质  35-36
    2.2.3 丙酮水溶液  36-38
      2.2.3.1 5%和10%的丙酮水溶液扩散传质  36-37
      2.2.3.2 30%的丙酮水溶液扩散传质  37-38
      2.2.3.3 侧面吹气下5%丙酮水溶液的扩散传质  38
    2.2.4 丁酮水溶液  38-40
    2.2.5 讨论  40-41
  2.3 水平于传质界面的对流结构观察  41-50
    2.3.1 厚液层  41-48
      2.3.1.1 乙醇水溶液  41-44
      2.3.1.2 异丙醇水溶液  44-45
      2.3.1.3 丙酮水溶液  45-46
      2.3.1.4 丁酮水溶液  46-47
      2.3.1.5 讨论  47-48
    2.3.2 薄液层  48-50
      2.3.2.1 乙醇水溶液  48
      2.3.2.2 异丙醇水溶液  48-49
      2.3.2.3 丙酮水溶液  49-50
      2.3.2.4 丁酮水溶液  50
      2.3.2.5 讨论  50
  2.4 本章小结  50-52
第三章液相内有填充介质的传质实验  52-63
  3.1 实验部分  52-54
    3.1.1 实验材料及其性质  52-53
      3.1.1.1 实验试剂  52-53
      3.1.1.2 填料  53
    3.1.2 实验装置  53-54
  3.2 实验数据处理  54-55
    3.2.1 理论值计算  54
    3.2.2 实验值计算  54-55
  3.3 结果与讨论  55-59
    3.3.1 填料种类的影响  55-57
    3.3.2 吸收剂种类的影响  57-59
  3.4 纯溶剂吸收CO_2时的对流结构  59-61
  3.5 本章小结  61-62
  符号说明  62-63
第四章界面添加剂对气液传质的影响  63-71
  4.1 实验部分  63-65
    4.1.1 溶剂及其物理性质  63-64
    4.1.2 测量界面速度场  64
    4.1.3 吸收实验装置  64-65
  4.2 结果与讨论  65-68
    4.2.1 界面速度场  66
    4.2.2 非稳态实验  66-67
    4.2.3 稳态实验  67-68
  4.3 本章小结  68-70
  符号说明  70-71
第五章结论  71-72
参考文献  72-75
攻读硕士学位期间发表的论文  75-76
致谢  76

界面湍动现象的实验研究

内容摘要

全文目录

相似论文