氣液傳質(zhì)過程中界面對流的實驗研究.pdf

1、相際傳質(zhì)過程產(chǎn)生的近界面處流體物性差異可能引發(fā)界面對流。根據(jù)驅(qū)動力的不同，界面對流可分為由界面張力梯度引發(fā)的Marangoni對流和由密度梯度引發(fā)的Rayleigh對流。界面對流的產(chǎn)生能夠促進(jìn)界面處流體微元的更新，從而加快傳質(zhì)過程，因此界面對流效應(yīng)的深入研究對解吸、吸收、精餾和萃取等傳質(zhì)分離過程的意義非常重大。
　　文中通過改進(jìn)后的紋影觀測系統(tǒng)和氣液傳質(zhì)裝置，對不同體系在傳質(zhì)過程中產(chǎn)生的Marangoni對流和Rayleigh對流

2、進(jìn)行了考察，得到了這些過程中界面對流結(jié)構(gòu)的引發(fā)、演化和消退過程的紋影圖片。
　　從大量的紋影圖像可以得出界面對流是由Marangoni效應(yīng)與Rayleigh效應(yīng)耦合疊加后的產(chǎn)物，而且還受到諸如實驗流體物性差異和實驗觀察液層厚度等因素的影響，使得對流結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。在界面對流引發(fā)之前，傳質(zhì)以擴(kuò)散形式進(jìn)行，界面保持靜止，這個過程持續(xù)的時間隨著實驗條件不同而不同。Marangoni效應(yīng)引起的界面對流結(jié)構(gòu)是流體往四周擴(kuò)張的結(jié)構(gòu)，根據(jù)對流形成

3、時間和物性不同界面對流結(jié)構(gòu)會有一定差異。乙醇解吸CO2體系中，對流剛剛形成時，界面對流結(jié)構(gòu)呈圓形，之后多個對流結(jié)構(gòu)相接觸，因為空間限制轉(zhuǎn)變?yōu)槎噙呅螌α鹘Y(jié)構(gòu)。乙酸乙酯水溶液解吸過程中，較大的對流強(qiáng)度導(dǎo)致其對流結(jié)構(gòu)尺寸較大且形狀不太規(guī)則。Rayleigh不穩(wěn)定的傳質(zhì)過程中，界面從平靜轉(zhuǎn)變?yōu)槎噙呅谓Y(jié)構(gòu)，不同于Marangoni多邊形對流結(jié)構(gòu)，之后這些多邊形破碎，對流結(jié)構(gòu)變?yōu)闊o序混沌狀。
　　此外對導(dǎo)致界面對流產(chǎn)生的Marangoni效應(yīng)

4、進(jìn)行了詳細(xì)研究，包括對流的立體結(jié)構(gòu)、引發(fā)過程和其導(dǎo)致的界面變形等。分別從俯視和主視方向?qū)Ξa(chǎn)生對流的液相進(jìn)行觀察，獲得了Marangoni對流中流體微元的運(yùn)動模式。以單個Marangoni對流結(jié)構(gòu)作為分析對象，研究了其面積增長和半徑比變化。根據(jù)大量的紋影圖片，并結(jié)合表面變形詳細(xì)地描述了Marangoni對流引發(fā)過程。還利用定量紋影原理考察了Marangoni對流剛剛形成時液層相對高度分布圖，這些不同高度液面的形成是Marangoni對流與