气体吸收过程的界面传质机理的理论研究

摘要

两相流传质是化工领域大量存在的现象,迄今为止,两相流传质效率低的问题仍未得到彻底解决.为了揭示传质机理,提高传质效率,降低能耗,从该世纪初,就不断有新的模型问世,但是由于流体力学理论发展的限制,目前的研究大多局限于宏观的表面现象,对其内在的传递特性和机理有待进一步深入.该文对于气泡在界面处的传质机理,在理论方面主要作了以下工作:1.综述了界面传质研究的发展历史与现状、两相流气泡传质的理论和实验研究现状以及第三组分对气液传质影响的研究进展.2.从求解对流扩散方程入手,建立了气泡在液相中进行传质时界面处液相侧的浓度场分布模型.并结合乙醇-CO<,2>物系对该模型进行了数值模拟,模拟结果与实验吻合较好.通过所建立的模型,从理论上对气泡界面附近气泡浓度随角度和流速的变化过程进行了模拟分析,并得到了一些有意义的结果.3.对于第三组分对气泡传质的影响,在理论方面分析了表面活性物质对气泡表面速度的影响,并分析了加入表面活性剂后,扩散系数D<,S>、气泡半径R、表面张力梯度△<,σ>、吸附强度m等几个因素对气泡表面速度的影响;为进一步深入研究在第三组分存在条件下界面传质过程的规律打下了基础.

目录

文摘

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前言

第一章文献综述

1.1界面传质的研究进展

1.1.1经典理论

1.1.2湍动旋涡理论

1.1.3统计理论与计算机模拟

1.1.4多尺度局部均匀模型

1.1.5界面非平衡理论

1.2气泡动力学及传质研究

1.2.1气泡的形成及其在液体中的自由运动状态

1.2.2气泡传质的理论研究

1.2.3气泡传质的实验研究

1.3第三组分对两相传质的影响

1.3.1界面湍动和Marangoni效应

1.3.2界面湍动和Marangoni效应对气液传质的影响

1.3.3第三组分对气液传质的影响

1.4本章小结

第二章气泡吸收的界面传质模型

2.1近界面浓度

2.2表面速度分布

2.3气泡界面传质模型的建立

2.4气液界面传质模型的模拟

2.4.1气液界面传质模型的化简

2.4.2液相测浓度场的测量原理

2.4.3实验装置图

2.4.4实验数据

2.4.5模拟结果及分析

2.5本章小结

第三章第三组分对气液传质影响的理论研究

3.1气泡在液体中运动的终端速度

3.1.1 H-R公式

3.1.2斯托克斯公式

3.2表面活性物质对气液传质的影响

3.2.1表面活性物质的影响

3.2.2表面活性物质影响气泡运动的模型

3.3第三组分影响气泡传质的理论分析

3.3.1理论推导

3.3.2影响因素

3.4本章小结

第四章结论

主要符号说明

参考文献

附录

与硕士课题相关的学术论文一览表

致谢