氣液傳質(zhì)過(guò)程中界面對(duì)流的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、相際傳質(zhì)過(guò)程產(chǎn)生的近界面處流體物性差異可能引發(fā)界面對(duì)流。根據(jù)驅(qū)動(dòng)力的不同，界面對(duì)流可分為由界面張力梯度引發(fā)的Marangoni對(duì)流和由密度梯度引發(fā)的Rayleigh對(duì)流。界面對(duì)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(guò)程，因此界面對(duì)流效應(yīng)的深入研究對(duì)解吸、吸收、精餾和萃取等傳質(zhì)分離過(guò)程的意義非常重大。
　　文中通過(guò)改進(jìn)后的紋影觀測(cè)系統(tǒng)和氣液傳質(zhì)裝置，對(duì)不同體系在傳質(zhì)過(guò)程中產(chǎn)生的Marangoni對(duì)流和Rayleigh對(duì)流

2、進(jìn)行了考察，得到了這些過(guò)程中界面對(duì)流結(jié)構(gòu)的引發(fā)、演化和消退過(guò)程的紋影圖片。
　　從大量的紋影圖像可以得出界面對(duì)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(shí)驗(yàn)流體物性差異和實(shí)驗(yàn)觀察液層厚度等因素的影響，使得對(duì)流結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。在界面對(duì)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(gè)過(guò)程持續(xù)的時(shí)間隨著實(shí)驗(yàn)條件不同而不同。Marangoni效應(yīng)引起的界面對(duì)流結(jié)構(gòu)是流體往四周擴(kuò)張的結(jié)構(gòu)，根據(jù)對(duì)流形成

3、時(shí)間和物性不同界面對(duì)流結(jié)構(gòu)會(huì)有一定差異。乙醇解吸CO2體系中，對(duì)流剛剛形成時(shí)，界面對(duì)流結(jié)構(gòu)呈圓形，之后多個(gè)對(duì)流結(jié)構(gòu)相接觸，因?yàn)榭臻g限制轉(zhuǎn)變?yōu)槎噙呅螌?duì)流結(jié)構(gòu)。乙酸乙酯水溶液解吸過(guò)程中，較大的對(duì)流強(qiáng)度導(dǎo)致其對(duì)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(guò)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(duì)流結(jié)構(gòu)，之后這些多邊形破碎，對(duì)流結(jié)構(gòu)變?yōu)闊o(wú)序混沌狀。
　　此外對(duì)導(dǎo)致界面對(duì)流產(chǎn)生的Marangoni效應(yīng)

4、進(jìn)行了詳細(xì)研究，包括對(duì)流的立體結(jié)構(gòu)、引發(fā)過(guò)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(duì)流的液相進(jìn)行觀察，獲得了Marangoni對(duì)流中流體微元的運(yùn)動(dòng)模式。以單個(gè)Marangoni對(duì)流結(jié)構(gòu)作為分析對(duì)象，研究了其面積增長(zhǎng)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(duì)流引發(fā)過(guò)程。還利用定量紋影原理考察了Marangoni對(duì)流剛剛形成時(shí)液層相對(duì)高度分布圖，這些不同高度液面的形成是Marangoni對(duì)流與