导读:本文包含了气液界面传质论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:气液传质,激光诱导荧光,粒子成像测速,界面对流
气液界面传质论文文献综述
傅强[1]（2018）在《气液传质过程中界面对流现象的PIV/LIF测量及研究》一文中研究指出在相际传质过程中,相界面处的浓度梯度会产生密度梯度或表面张力梯度,若上述梯度导致界面失稳则会引发界面处的自然对流。其中,由密度梯度引发的界面对流现象被称为Rayleigh效应,由表面张力梯度引发的界面对流现象被称为Marangoni效应。界面对流的产生能够大大提高传质效率,因此研究界面对流现象对强化吸收、精馏、反应等化工单元操作具有重要意义。本文建立了一种用于研究界面对流现象的实验定量观测技术——粒子成像测速(PIV)和激光诱导荧光(LIF)的联用技术,同步获得了传质过程中的液相速度场和浓度分布,定量分析了界面对流的发展过程及其引起的液相湍动程度和传质增强效果,通过实验研究获得了对界面对流传质过程中动量传递与质量传递间相互作用关系的全新认识。研究表明伴随Rayleigh效应的传质特性表现为近界面涡旋流动驱动下的对流传质,其中涡量是影响传质速率的主要因素。通过实验关联建立了传质系数与涡量之间的定量关系,进而为通过速度场测量估算Rayleigh对流条件下的传质系数提供了一种简单有效的方法。对Rayleigh对流传质过程的测量和分析表明对流的发生显着提高了由传质和黏性耗散引起的过程不可逆程度,而随着Rayleigh数的减小,过程的不可逆程度随之降低,伴随着更小的能量损失。该过程的不可逆性主要来自于传质过程,流体内部的非平衡区域主要分布于近界面处和高浓度指状流边缘。最后,分别研究了两种界面对流条件下,不同的液相主体流速对对流传质过程的影响。在低液相主体流速下,溶质在Rayleigh效应作用下下沉从而形成高浓度叁角区域,对流传质过程由Rayleigh效应控制而非液相主体流动控制,此条件下的Sherwood数与Reynolds数呈负相关关系。而在Marangoni效应发生的对流传质过程中,可观测到带状对流结构,传质过程仍由液相主体流动控制,Sherwood数与Reynolds数呈正相关关系。(本文来源于《天津大学》期刊2018-05-01）
刘柏彤[2]（2017）在《伴有Rayleigh对流的气—液界面传质过程的模拟与传质系数预测》一文中研究指出气-液界面传质过程中,若气-液界面处溶质的浓度梯度引发逆向的密度梯度,则该传质体系为Rayleigh不稳定体系。如果该不稳定性达到临界值并且在界面处存在扰动,则在界面处会引发Rayleigh对流。Rayleigh对流结构逐渐向液相主体演化,从而对界面传质产生重要的影响。以乙醇-CO_2吸收过程为例,在格子-玻尔兹曼方法-有限差分混合方法的基础上,建立了液相随机扰动模型,对气-液界面传质过程中出现的Rayleigh对流进行了二维数值模拟,并且以Rayleigh对流临界开始时间为判断标准,确定了随机扰动模型的扰动参数取值。将二维数值模拟得到的液相浓度等值线分布和Rayleigh对流发展特征与纹影仪实验图像结果对比,验证了该二维数值模拟方法控制数值噪音的有效性和反映Rayleigh对流特征的准确性,为传质系数预测研究提供可靠的数据。由于缺乏气-液界面处界面性质的深入了解,加之气-液界面处流体流动的特殊性,至今没有一个普遍通用的传质系数预测模型(公式)。基于上述结果,本文首先开展了伴有Rayleigh对流的气-液界面吸收传质过程的传质系数预测研究。伴有Rayleigh对流的气-液界面传质过程的传质状况取决于界面附近的流动状况,故利用数值模拟提供的近界面区域的场数据,假设该质量传递过程为一种特殊的湍流,借鉴湍流传质模型(小涡模型和表面散度模型)和计算传质学的有关物理量,得到传质系数预测模型(公式)。不同模型(公式)在拟合度、传质系数峰值、传质系数达到峰值时间、相位差、Rayleigh对流完全发展阶段传质系数的瞬时值方面各有优势。良好的传质系数预测结果则表明产生机理不同的漩涡的以相同的方式影响传质。随后,类比得到了解吸过程的数值模拟方法和传质系数预测模型(公式),并结合具体特征优化了传质系数预测模型(公式)。在二维数值模拟的基础上,本文建立了用于叁维模拟的基于气相随机扰动模型的格子-玻尔兹曼方法-有限差分方法,与纹影仪实验图像吻合良好,并得到了实验无法观测的现象。沿用二维传质系数预测方法,拟合得预测效果良好的传质系数预测公式(模型)。(本文来源于《天津大学》期刊2017-05-01）
王征,李季,周加贝,陈德权[3]（2016）在《湍球塔气液相界面结构及传质面积》一文中研究指出湍球塔因其防堵塞、强湍动、传质面积大等特点,可作为烟气氨法脱碳后用磷石膏浆料净化尾气微量氨的气液传质设备。本文基于湍球塔液滴团聚分散理论研究了液滴和液膜形成的气液相界面结构,并得到气液传质面积的数学模型。在磷石膏浆料吸收氨法脱碳尾气微量氨的湍球塔实验装置中,在气体Re_g157~475、液气比1~6范围内进行实验研究,从实验数据回归得到的气液传质面积与理论计算值吻合。结果表明,湍球塔气液传质面积以团聚分散的液滴为主,湍球表面积占比不足25%。(本文来源于《化工设计》期刊2016年03期）
赵嵩[4]（2016）在《气液传质过程中界面对流的纹影实验研究》一文中研究指出相际传递过程中温度或浓度不均匀分布可使近界面流体产生差异,并以此引发界面对流:密度梯度驱动的Rayleigh对流及表面张力梯度驱动的Marangoni对流。在气液传质领域,界面对流能够在不依靠外部能量的情况下加速流体微元的表面更新速率,促进不同浓度的流体进行混合,能够增强传质过程,对化工单元操作有重要意义。文中利用纹影系统记录了气液传质装置中的二维传质图像,分别定性分析了Rayleigh对流、Marangoni对流以及Rayleigh-Bénard-Marangoni(RBM)对流。对传质纹影图像进行定量分析后,进一步研究Rayleigh对流的引发与发展,并表征了界面对流对传质过程的影响。此外,首次获取了RBM对流在液层主体中的浓度场,探讨了其对流结构及两种不稳定效应间的相互作用。液层的主视纹影图像表明:在CO2吸收或解吸的初期,气液界面下方因溶质梯度形成的均匀暗条纹将随着分子扩散逐步向液层主体渗透,并在驱动力克服流体粘滞阻力后出现条纹的变形,继而形成对流胞。密度差异驱动的Rayleigh对流在向主体运动的过程中逐步发展与汇聚,并形成其典型的羽状对流结构。表面张力差异驱动的Marangoni对流由小的涡状元胞进行聚合与发展,并在浮力的作用下形成界面环流结构。有机水溶液解吸过程中的RBM对流引发后,在界面下方形成了较小流元胞在融合与发展中变大,并逐步向液相主体发展,兼具了两种对流效应的对流结构特征。定量分析结果表明:吸收过程中界面浓度的横向差异不仅影响了Rayleigh对流的引发,且相应的界面张力梯度在对流发展过程中促进了对流胞的融合。Rayleigh对流向主体发展的过程促进了流体的混合降低了液相传质阻力,以真实的浓度差异为传质推动力计算了吸收过程中传质系数的变化,结果表明界面对流对气液传质过程有明显的增强作用。在有机水溶液解吸中,Rayleigh效应与Marangoni效应共同作用形成RBM对流,界面流体表面张力梯度表明,对流胞中心处较大的张力梯度驱动着两侧的近界层流体进入元胞,加速了流体的表面更新,且对流胞在密度梯度的驱动下向主体发展,促进了流体混合,明显的降低了液层传质阻力,增强了传质过程。(本文来源于《天津大学》期刊2016-05-01）
傅锦[5]（2016）在《气液界面传质机理解析模型构建及数值模拟研究》一文中研究指出气液界面传质过程广泛存在于搅拌釜、鼓泡塔、气升式环流反应器、精馏塔、萃取塔、撞击流反应器等单元设备中。理解气液界面传质过程对于设计和优化这些单元设备具有重要意义,但目前关于气液两相传质过程的理论尚不完善,现有的理论模型仍存在不足。例如,经典的传质模型(渗透理论模型、表面更新模型等)过于理想化、一些模型参数(如表面暴露时间)不能准确测量等。因此,这些模型在实际应用时常有较大局限性。本文围绕如何深入研究界面传质机理并建立合理的理论模型,开展了以下两个方面的工作。首先,本文推导、构建了气液界面传质机理解析理论模型。使用特征线法,以二维非稳态对流扩散、传质方程为出发点,推导了一个新的传质系数模型。该模型在全能谱范围内考虑了不同尺度流体微元对传质速率的贡献,可用于预测湍流条件下液相侧传质系数。前人模型大都采用所有涡旋均可抵达气液界面的假定,但本文经过分析认为,该假定未考虑不同涡旋抵达界面概率的差异性,因而不合理。本文引入了涡旋抵达界面的概率密度分布函数,可以不再采用上述假定。此外,本文还考虑了湍流中不同尺度涡旋数目密度、气泡尺寸、气泡表面变形与摆动对传质过程的影响。本文非稳态模型预测的平均传质系数与文献报道实验数据吻合良好。然后,本文使用数值模拟方法对气液界面传质过程进行了研究。从气液两相叁维对流、扩散方程着手,推导了一个新的描述气液界面传质过程的单流体浓度输运模型。为求解这个叁维传质模型,本文使用了有限体积法来对其进行离散,并使用VOF法来跟踪气液界面。同时,本文使用开源软件OpenFoam为平台,开发了上述叁维传质模型的求解器程序,并采用PIMPLE算法来求解速度与压力耦合方程。运用构建的求解器程序,对不同直径气泡在静止流体中上升的过程进行了数值模拟,并分析了气泡上升的轨迹、速度、表面变形等对气液界面传质过程的影响,估计了液相侧的局部传质系数。本文数值模拟的结果与前人报道的实验结果吻合良好。(本文来源于《湘潭大学》期刊2016-04-30）
张志炳,田洪舟,王丹亮,刘义榕,何健[6]（2016）在《气液反应体系相界面传质强化研究》一文中研究指出气液反应界面传质的强化是当今高效和节能反应器研究的重要课题,弄清反应器内的气液传质机理是对气液反应器进行数学描述的关键。反应过程的能效和物效与体系中的传质系数k_G,k_L,k_S以及相界面面积a等参数直接相关,这些参数受气泡尺寸、分布、表观气速和气含率等因素的制约。就确定的体系和反应条件而言,这些因素会因反应器的结构尤其是搅拌和混合方式的变化而异。文章从理论上分析了影响气液界面传质的各因素,建立了较为详细的理论模型。理论计算结果表明:气泡大小是影响气液界面传质和最终反应速率的重要流体力学参数,微米级气泡对反应过程的强化作用明显。能量耗散率是决定体系气泡大小的深层原因,强化气液反应器设计时应重点考虑。(本文来源于《化学工程》期刊2016年03期）
金雾[7]（2015）在《气液传质过程中界面对流的实验研究》一文中研究指出相际传质过程产生的近界面处流体物性差异可能引发界面对流。根据驱动力的不同,界面对流可分为由界面张力梯度引发的Marangoni对流和由密度梯度引发的Rayleigh对流。界面对流的产生能够促进界面处流体微元的更新,从而加快传质过程,因此界面对流效应的深入研究对解吸、吸收、精馏和萃取等传质分离过程的意义非常重大。文中通过改进后的纹影观测系统和气液传质装置,对不同体系在传质过程中产生的Marangoni对流和Rayleigh对流进行了考察,得到了这些过程中界面对流结构的引发、演化和消退过程的纹影图片。从大量的纹影图像可以得出界面对流是由Marangoni效应与Rayleigh效应耦合迭加后的产物,而且还受到诸如实验流体物性差异和实验观察液层厚度等因素的影响,使得对流结构较为复杂。在界面对流引发之前,传质以扩散形式进行,界面保持静止,这个过程持续的时间随着实验条件不同而不同。Marangoni效应引起的界面对流结构是流体往四周扩张的结构,根据对流形成时间和物性不同界面对流结构会有一定差异。乙醇解吸CO_2体系中,对流刚刚形成时,界面对流结构呈圆形,之后多个对流结构相接触,因为空间限制转变为多边形对流结构。乙酸乙酯水溶液解吸过程中,较大的对流强度导致其对流结构尺寸较大且形状不太规则。Rayleigh不稳定的传质过程中,界面从平静转变为多边形结构,不同于Marangoni多边形对流结构,之后这些多边形破碎,对流结构变为无序混沌状。此外对导致界面对流产生的Marangoni效应进行了详细研究,包括对流的立体结构、引发过程和其导致的界面变形等。分别从俯视和主视方向对产生对流的液相进行观察,获得了Marangoni对流中流体微元的运动模式。以单个Marangoni对流结构作为分析对象,研究了其面积增长和半径比变化。根据大量的纹影图片,并结合表面变形详细地描述了Marangoni对流引发过程。还利用定量纹影原理考察了Marangoni对流刚刚形成时液层相对高度分布图,这些不同高度液面的形成是Marangoni对流与重力等抑制因素的共同结果。(本文来源于《天津大学》期刊2015-05-01）
丁邀文[8]（2015）在《湍流条件下气液界面传质机理研究》一文中研究指出目前关于气液两相界面传质的理论研究尚不成熟和完善。在实际工业生产过程中,许多单元设备的传质效率还较低,难以满足生产需求,亟待优化升级。因此研究界面传质机理并构建相应的理论模型对于指导单元设备的设计和优化、强化传质效率具有重要意义。本文基于现有模型存在的不足,将采用现象学方法和湍流结构理论,构建基于宽能谱分布、随机界面作用的流体微元或漩涡传质理论模型。本文分两个部分。第一部分为气-液表面传质机理模型的构建。传统的传质系数模型主要是基于渗透理论或表面更新理论的改进模型。这些模型考虑传质过程是由非稳态分子扩散控制。而基于经典的大涡和小涡传质模型预先假定传质由某波段能谱的流体结构控制。本文则在全能谱的范围内考虑不同尺度流体微元结构对传质的贡献,因此上述假设不再需要。本文重点研究了气泡界面传质过程,采用特征线法以及浓度梯度薄层近似,推导出了一个新的液相侧传质系数模型。模型的推导结合了非稳态浓度对流扩散方程以及气泡与流体微元的相互作用。该模型考虑了气泡与旋涡之间的有效相对运动才会促使漩涡与气泡表面接触,并基于随机基础作用的概念从理论上推导了不同尺度漩涡抵达表面的频率密度分布。该抵达频率密度分布可以用来理论解释全能谱各区波段的流体微元结构对传质系数贡献的差异性。此外,本文还考虑了气泡尺寸、气泡变形与振动、以及旋涡数密度分布对传质影响。模型预测的结果与文献报道的实验数据吻合很好。第二部分首先采用数值方法验证了特征线以及浓度梯度薄层近似的合理性(浓度梯度层厚度整体上低于漩涡尺寸的3.18%),并证明了即使在单涡的传质过程也应看成是非稳态过程。数值计算表明:相同界面接触时间,处于耗散区的漩涡能带走更多的溶质,传质效率更高。通过推导的LBM模型数值求解了非稳态的浓度方程,与本文解析模型相比较,发现界面液相侧的切向分子扩散对传质影响较弱。当忽略切向分子扩散,传质系数的误差低于1%。表明忽略该扩散具有一定合理性。(本文来源于《湘潭大学》期刊2015-04-15）
李季,郑志坚,朱家骅,夏素兰,李勇[9]（2014）在《错排降膜阵列气液交叉流界面捕集PM2.5的传质类比模型》一文中研究指出根据气溶胶颗粒拟流体性质提出了气液交叉流界面捕集PM2.5的传质类比模型。分析了颗粒Schmidt数及其指数m对气溶胶流体传热传质类比的影响机理。以常用的横掠错排管束对流传热Nu方程为基础,导出了横掠错排降膜阵列PM2.5传质Sherwood数方程,由此建立了以m为模型参数的PM2.5捕集效率预测模型。用横掠20列×90排Ф3 mm降膜阵列PM2.5捕集效率实测数据回归获得m值为0.808。在Reynolds数50~650的范围内,模型预测传质Sh与实测值误差在±20%之内。(本文来源于《化工学报》期刊2014年11期）
于海路[10]（2014）在《气液传质过程中界面对流的研究》一文中研究指出在许多化工相际传质过程中，由于相界面处的流体物性的改变，会产生由密度梯度驱动的Rayleigh对流和界面张力梯度驱动的Marangoni对流。这两种界面对流的发生能够加强相际传质过程，故深入研究界面对流现象对吸收、解吸、萃取和精馏等传质分离过程具有重要意义。文中建立了一套气液传质装置和一套纹影系统，在垂直于界面方向上考察了乙醇吸收和解吸CO2传质过程中产生的Rayleigh和Marangoni对流，观察到了界面对流的整个发展与演化过程。纹影观察的结果表明吸收和解吸传质过程都经历分子扩散为主导和对流扩散为主导的两个传质阶段。吸收过程中界面在传质初期较为平稳，在密度梯度达到一定程度时，界面失稳，形成小的Rayleigh对流。这种小尺度对流在向下发展的同时，也具有水平的运动趋势，使得小Rayleigh对流汇聚成较大的对流，且逐渐形成向下发展的羽状对流结构，并在传质后期变为混沌结构；解吸过程中界面在传质初期较为平稳，在界面张力梯度达到一定程度时，界面失稳，逐渐形成均匀分布的漩涡状的对流结构，并随时间聚合发展变大，但由于浮力效应的存在，其界面对流一直在近界面处发展与演化。此外还利用定量纹影原理考察了传质过程中的浓度分布以及传质速率等信息。定量的结果表明吸收和解吸传质过程的传质速率在分子扩散阶段非常缓慢，进入对流扩散阶段后，传质速率先增大后降低。吸收过程中较大的密度梯度位于Rayleigh对流的下端，驱动着对流的向下发展运动，造成了Rayleigh对流底端中心处浓度大的浓度分布。解吸过程的定量结果表明较大的界面张力梯度位于对流胞型的边缘和中心处，驱动着界面流体的运动，并耦合浮力效应，形成了近界面环流的运动形式。这种环流运动造成了对流胞型边缘浓度较大，内部浓度小的分布，促进了相界面流体微元的更新，加强了传质过程。(本文来源于《天津大学》期刊2014-06-01）
气液界面传质论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
气-液界面传质过程中,若气-液界面处溶质的浓度梯度引发逆向的密度梯度,则该传质体系为Rayleigh不稳定体系。如果该不稳定性达到临界值并且在界面处存在扰动,则在界面处会引发Rayleigh对流。Rayleigh对流结构逐渐向液相主体演化,从而对界面传质产生重要的影响。以乙醇-CO_2吸收过程为例,在格子-玻尔兹曼方法-有限差分混合方法的基础上,建立了液相随机扰动模型,对气-液界面传质过程中出现的Rayleigh对流进行了二维数值模拟,并且以Rayleigh对流临界开始时间为判断标准,确定了随机扰动模型的扰动参数取值。将二维数值模拟得到的液相浓度等值线分布和Rayleigh对流发展特征与纹影仪实验图像结果对比,验证了该二维数值模拟方法控制数值噪音的有效性和反映Rayleigh对流特征的准确性,为传质系数预测研究提供可靠的数据。由于缺乏气-液界面处界面性质的深入了解,加之气-液界面处流体流动的特殊性,至今没有一个普遍通用的传质系数预测模型(公式)。基于上述结果,本文首先开展了伴有Rayleigh对流的气-液界面吸收传质过程的传质系数预测研究。伴有Rayleigh对流的气-液界面传质过程的传质状况取决于界面附近的流动状况,故利用数值模拟提供的近界面区域的场数据,假设该质量传递过程为一种特殊的湍流,借鉴湍流传质模型(小涡模型和表面散度模型)和计算传质学的有关物理量,得到传质系数预测模型(公式)。不同模型(公式)在拟合度、传质系数峰值、传质系数达到峰值时间、相位差、Rayleigh对流完全发展阶段传质系数的瞬时值方面各有优势。良好的传质系数预测结果则表明产生机理不同的漩涡的以相同的方式影响传质。随后,类比得到了解吸过程的数值模拟方法和传质系数预测模型(公式),并结合具体特征优化了传质系数预测模型(公式)。在二维数值模拟的基础上,本文建立了用于叁维模拟的基于气相随机扰动模型的格子-玻尔兹曼方法-有限差分方法,与纹影仪实验图像吻合良好,并得到了实验无法观测的现象。沿用二维传质系数预测方法,拟合得预测效果良好的传质系数预测公式(模型)。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
气液界面传质论文参考文献
[1].傅强.气液传质过程中界面对流现象的PIV/LIF测量及研究[D].天津大学.2018
[2].刘柏彤.伴有Rayleigh对流的气—液界面传质过程的模拟与传质系数预测[D].天津大学.2017
[3].王征,李季,周加贝,陈德权.湍球塔气液相界面结构及传质面积[J].化工设计.2016
[4].赵嵩.气液传质过程中界面对流的纹影实验研究[D].天津大学.2016
[5].傅锦.气液界面传质机理解析模型构建及数值模拟研究[D].湘潭大学.2016
[6].张志炳,田洪舟,王丹亮,刘义榕,何健.气液反应体系相界面传质强化研究[J].化学工程.2016
[7].金雾.气液传质过程中界面对流的实验研究[D].天津大学.2015
[8].丁邀文.湍流条件下气液界面传质机理研究[D].湘潭大学.2015
[9].李季,郑志坚,朱家骅,夏素兰,李勇.错排降膜阵列气液交叉流界面捕集PM2.5的传质类比模型[J].化工学报.2014
[10].于海路.气液传质过程中界面对流的研究[D].天津大学.2014