激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)用于界面對(duì)流濃度分布定量可視化觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、氣液傳質(zhì)過程中由于界面與液相主體間的溶質(zhì)濃度不同會(huì)造成物性的變化進(jìn)而引發(fā)界面對(duì)流，由密度梯度引發(fā)的界面對(duì)流稱為 Rayleigh對(duì)流，而由表面張力梯度引發(fā)的界面對(duì)流稱為Marangoni對(duì)流。界面對(duì)流的出現(xiàn)可以促進(jìn)近界面附近液體的更新，從而大大增強(qiáng)傳質(zhì)。研究界面對(duì)流對(duì)強(qiáng)化吸收、精餾等化工單元操作具有重要的實(shí)際意義。
　　本文建立了一套激光誘導(dǎo)熒光測(cè)量系統(tǒng)及相應(yīng)的氣液傳質(zhì)裝置，采用熒光素鈉為熒光劑，觀察了氣液點(diǎn)接觸和面接觸兩種條件下

2、水吸收 CO2過程中的界面對(duì)流，同時(shí)考察了氣相加入乙醇或正丙醇后對(duì)吸收過程的影響。
　　實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明水吸收 CO2過程可分為分子擴(kuò)散控制和對(duì)流傳質(zhì)控制兩個(gè)階段。在吸收過程的初期，CO2吸收量較低，由密度差異引起的重力變化不足以克服液體的粘性力從而引發(fā) Rayleigh對(duì)流，界面保持穩(wěn)定，當(dāng)密度梯度達(dá)到臨界值后，Rayleigh對(duì)流開始發(fā)生，表現(xiàn)為典型的羽狀結(jié)構(gòu)，此時(shí)CO2的滲透速度大大加快。當(dāng)乙醇或正丙醇作為氣相第三組分加入時(shí)，

3、其在局部區(qū)域的累積會(huì)形成水平方向上的表面張力梯度，進(jìn)而引發(fā)局部 Marangoni對(duì)流，同時(shí) Rayleigh對(duì)流也會(huì)逐漸形成，實(shí)驗(yàn)觀察到的對(duì)流結(jié)構(gòu)為兩者共同作用的結(jié)果。由于飽和蒸汽壓不同，乙醇和正丙醇在氣相中的含量差異較大，導(dǎo)致其局部Marangoni對(duì)流強(qiáng)度不同，Rayleigh對(duì)流的發(fā)生位置有所區(qū)別。
　　此外本文采用有效的方法消除了激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)的測(cè)量誤差，利用標(biāo)定及數(shù)學(xué)處理得到了實(shí)時(shí)的液相 CO2濃度分布，并做了進(jìn)一步