氣液系統(tǒng)移動界面?zhèn)髻|現(xiàn)象研究.pdf

1、為了了解氣液界面?zhèn)髻|過程特性、探討傳質理論，以便更好指導工業(yè)生產，本文通過實驗研究了氣液兩相在流動條件下跨界面?zhèn)髻|過程中液相近界面的濃度分布、流體流動現(xiàn)象，以及兩者對界面?zhèn)髻|的影響規(guī)律。 首先采用實時激光全息干涉系統(tǒng)對氣液并流條件下，傳質過程中液相內傳質現(xiàn)象和規(guī)律進行了定性觀測，并對傳質達到穩(wěn)態(tài)時的近界面濃度場進行了定量測量。實驗發(fā)現(xiàn)，氣液傳質過程中廣泛存在著界面湍動和周期性脈沖爆發(fā)兩種不穩(wěn)定性現(xiàn)象。文中對每種擾動現(xiàn)象的成因進行

2、了分析，并研究了脈沖爆發(fā)現(xiàn)象的規(guī)律性、主要控制因素及其對氣液傳質的貢獻。穩(wěn)態(tài)時的定量測量結果給出了不同條件下近界面的濃度分布，得到了在傳質方向上濃度分布呈指數(shù)下降規(guī)律。并測定了濃度邊界層厚度、膜厚度隨氣、液雷諾數(shù)的變化情況。添補了兩相流動傳質體系中近界面濃度場信息方面的欠缺。文中還進一步根據(jù)定量實驗數(shù)據(jù)，由雙膜理論分析，建立了一個預測不同氣、液雷諾數(shù)下傳質系數(shù)的簡捷方法，并利用其他物系的實驗結果及前人的數(shù)據(jù)對提出的方法進行了驗證，其結果

3、與相似流動條件下的實驗數(shù)據(jù)吻合較好，證實了這一半經(jīng)驗關聯(lián)式的可靠性。 其次，為研究傳質過程中流體力學因素的影響，文中采用了激光多普勒測速系統(tǒng)對液相流場的瞬時動力學特征進行了測量。實驗結果表明，氣液界面上脈動速度并非是各向同性的。實驗模擬裝置內的時均速度可分成為層流底層、湍動主體和氣液近界面三個區(qū)域，近界面區(qū)出現(xiàn)了最大時均速度現(xiàn)象。實驗分別得到了每個區(qū)域內無因次速度的回歸函數(shù)。文中進一步研究了流場速度的自相關函數(shù)、譜函數(shù)、特征尺度

4、等統(tǒng)計性質，分別獲得了存在和不存在脈沖爆發(fā)時的流場結構特性，并由漩渦池模型得到了兩種情況下流場所產生的局部傳質系數(shù)。結果表明脈沖爆發(fā)區(qū)域到達界面時的傳質系數(shù)要明顯增高，應給予充分考慮。 最后，將上述實驗得到的近界面濃度分布和速度分布加以耦合，對氣液兩相流動吸收過程中的液相傳質系數(shù)進行了研究。建立了基于微元衡算獲得液相傳質系數(shù)的基本實驗方法，并按照此方法求得了不同操作條件下較為準確的傳質系數(shù)。然后，充分考慮流動傳質過程中的脈沖爆發(fā)