探索气液传质过程中marangoni效应的piv实验研究

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1、天津大学硕士学位论文气液传质过程中Marangoni效应的PIV实验研究姓名：张公书申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：袁希钢201006摘要MarangoIli效应是由表面张力梯度引发和维持的一种界面湍动现象。它常常明显地影响流体的流动状态，从而影响了传质过程。所以，研究MarangoIli效应对认识传质机理及开发新型高效的传质设备均有重要意义。本文建立了一套气液传质装置，采用粒子成像测速仪(PIV)，对乙醇一二氧化碳、丙酮一二氧化碳、乙酸乙酯一二氧化碳三种体系中二氧化碳解吸过程的MarangoIli

2、效应进行了测量，考察了气相流量和^缸数对MarangoIli效应的影响。得到了垂直于界面的液相速度场，并对实验结果进行了定性和定量分析。实验结果表明，液相速度场界面处的的速度和湍动能最大，靠近界面处涡量大于液相主体的涡量。随着胁数增大，速度场的对流漩涡逐渐增多，漩涡也逐渐增大。气液传质阻力通常集中在液层界面处，在伴有Marangonj效应产生的气液传质过程中，由于液相近界面处的涡量及湍动能较大，界面处流体的旋转及湍动程度加大，界面传质阻力减小，故有利于传质进行；随着气相流量的增加，传质推动力增大，导致了表面张

3、力梯度的增加，因此M聪mgonj效应更加明显。实验结果表明存在Ma阳ngolli效应时的流场速度明显大于仅有扩散传质时的速度。另外，计算了传质^c昆f数来反映给定流场的液体主体传质与扩散传质的对比关系。根据实验结果计算的凡值即可判断Marangolli效应何时发生以及M删lgoIli效应对传质速率的影响程度。关键词：Marangolli效应；PaJticaJImageVelocime时(PIV)；气液界面传质；液相速度场；ABSTRACTMarallgoniconVection，wllichisal【indo

4、finterfacialnn．bulence，isiIl(1uceda11dmailltainedbythesurf：如etcnsiong阳dientontheinterf-ace．It甜fectsthenuidnowsi鲥ficantlyaSwell弱tlleimerfaci“mass仃锄sferprocess．Therefore，tlleiIlvestigationofMarango血conVectioncanhelpuIlderstandingmass缸ansfermechanismanddesigIl

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6、ficientmasstraIlsferequipment．Int：Ilispaper，agas·liquidmass口ansfersimulatorwaSestablished．BypanicleilTlageVelocimet巧(PIV)，MarallgoIliconVectioninducedbyC02deso叩tion6-omethanol，aCetone雒detIlylacet乏她wereobservedrespectiVely．Theinnuencesoft11egasnow

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9、够arldtlⅡbulencel(ineticenel．gyatmeiIlte匝尬e，tllemass位msferresistallcedecreaLses；andconsequently，M孤a1190IliconvectionisconducivetotllegaS-1iquidmasst】唧【lSferprocess．WitIltlleincreaseoftlleg硒nowrate，memas