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接触角的测量及其对气液传质性能的影响

作　者: 梅蕾
导　师: 曾爱武
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 接触角气液平衡润湿性传质模型
分类号: TQ021.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

填料广泛应用于精馏、吸收等气液传质设备中,液体在填料表面的润湿性对传质效率有十分重要的影响。一般来说,物系在填料表面的润湿效果与填料的材质、填料表面性质、物系的性质、操作条件及传质过程中特殊的现象(如Marangoni)有关,对这些影响因素的研究有助于探索影响润湿性的规律,对开发新型填料、强化气液传质有着重要的意义。本文建立了一套在气液平衡条件下直接测量接触角的实验装置,测量了不同浓度下乙醇-水物系和丙酮-水物系在铜、铝、不锈钢304和不锈钢316L及其改性的不锈钢表面的接触角。结果表明:在对各种金属材质表面的润湿性上,丙酮-水物系的润湿角要小于乙醇-水物系的润湿角,即丙酮-水体系的润湿性能要好于乙醇-水体系的润湿性能,两种物系在各个金属材质上的接触角分别随乙醇和丙酮的浓度增大而减小,并且在高浓度时变化趋于平缓。不锈钢316L系的润湿性能明显好于304系,且316L不锈钢是测量的所有金属材质中其润湿性能是最好的;不锈钢表面改性对乙醇-水、丙酮-水物系的润湿性能有显著的影响,改性的不锈钢304润湿性能要明显好于改性的不锈钢316L,这可能与化学改性时在其表面产生的一层亲水性膜有关。采用渗透模型计算了膜状流型、滴状流型及缕状流型对沿垂直平壁降膜流动过程的传质效率,结果表明:膜状流型的传质速率远大于同一浓度下的缕状和滴状的传质速率,而缕状流型的传质速率大于同浓度下的滴状流型的传质速率。因膜状流型的润湿角最小,缕状流型其次,而滴状流型的润湿角最大,说明润湿性能越好,传质速率越大。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章文献综述  8-22
  1.1 传质理论  8-15
    1.1.1 早期经典传质理论  8-10
    1.1.2 经典传质模型的发展  10-15
    1.1.3 现代气液传质基础研究进展  15
  1.2 接触角测量方法  15-22
    1.2.1 躺滴法和悬泡法  16-17
    1.2.2 Wilhelmy吊片法  17-18
    1.2.3 竖板毛细升高法  18-19
    1.2.4 光学方法  19-22
第二章金属表面接触角的测量实验  22-40
  2.1 引言  22
  2.2 实验装置  22-24
  2.3 填料材质和实验物系  24-25
  2.4 样品组成的确定  25-28
    2.4.1 气相色谱的检测条件  25
    2.4.2 校正因子的测量  25-27
    2.4.3 溶液组成的计算  27-28
  2.5 气液平衡条件下接触角的测量  28
  2.6 气液平衡条件下接触角实验结果  28-40
    2.6.1 接触角随溶液浓度的变化  28-34
    2.6.2 接触角在改性不锈钢上随溶液浓度的变化  34-39
    2.6.3 小结  39-40
第三章金属填料表面润湿性对气液传质的影响的计算模拟  40-46
  3.1 引言  40
  3.2 沿垂直平壁降落的气液传质的计算  40-44
    3.2.1 沿垂直平壁的降膜流动  41-43
    3.2.2 沿垂直平壁的液滴状降落流动  43-44
    3.2.3 沿垂直平壁的缕状降落流动  44
  3.3 计算结果  44-46
第四章结论与展望  46-48
  4.1 实验结论  46-47
  4.2 建议和展望  47-48
符号说明  48-50
参考文献  50-55
致谢  55-56
附录  56-58

接触角的测量及其对气液传质性能的影响

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