收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

气液界面Rayleigh-Bénard-Marangoni对流现象实验测量及传质研究

陈炜  
【摘要】:在气液和液液的传质过程中,由界面温度梯度和浓度梯度所导致的相界面上表面张力梯度和密度梯度,会引发界面不稳定,从而导致界面对流。这是一种重要的界面流体力学不稳定现象,对界面传质会产生重要影响。由表面张力梯度引发的界面湍动称为Marangoni效应,由密度梯度引发的界面湍动称为Rayleigh-Bénard效应。 首先建立了一套非稳态气液传质模拟装置,使用粒子成像测速仪(PIV)对静止双组份有机溶剂解吸过程引发的界面Marangoni对流与Rayleigh-Bénard对流进行了定量测量。研究表明,Marangoni效应对液相流场的作用主要集中在液体界面处,而Rayleigh-Bénard效应主要作用于液相流场主体部分,当两种效应共同作用时,界面流体受到重力方向以及水平方向力的共同作用,界面处产生了滚筒状的对流结构。 其次,通过平均速度、特征尺度等统计学分析研究了Rayleigh对流的形态及其对传质过程的影响。Rayleigh对流产生的大尺度漩涡主要影响液相主体。增强因子表明Rayleigh对流可以提高传质系数,强化传质。本文提出了两种基于速度分布计算传质系数的模型,一种使用速度分布计算特征尺度,从而得到表面更新时间,一种使用速度分布计算浓度分布,从而计算传质系数。两种模型计算出的传质系数与实验值相符并有相同的变化趋势。 第三,测量了单组分液滴中由于蒸发导致的Marangoni对流,对于不同蒸发速率的液滴,得到了对流方向相反的Marangoni对流。假设液滴对流对温度分布没有影响,使用理论解析方法计算了液滴蒸发过程的Marangoni对流。假设液滴在蒸发过程中没有形变和有形变两种情况,使用不同模拟方法计算了液滴蒸发过程的Marangoni对流。 最后,通过不同方法和不同测量平面研究了乙醇水双组分液滴中的Marangoni对流。数字显微镜定性测量结果表明液滴中的Marangoni对流与浓度和粘度有关。Micro-PIV测得的平行于载玻片液滴顶部截面的运动速度表明Marangoni对流速度是波动的,对流强度随着浓度减小而减小、随着粘度增大而减小。传质系数的测量结果表明传质系数与流场的运动速度有相同的变化趋势,即说明Marangoni对流可以很好的促进传质过程,有利于强化传质。垂直于液滴底部截面的速度分布显示在乙醇浓度较高时传质造成的Marangoni对流占主导地位,速度分布的频率分析显示Marangoni对流是无序没有固定周期的。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈莉华 ,赵凤林 ,李克安;Microdetermination of Proteins by Enhanced Rayleigh Light Scattering Spectroscopy with Thorin[J];Chinese Journal of Chemistry;2002年04期
2 范莉 ,刘绍璞 ,杨大成 ,胡小莉;Resonance Rayleigh Scattering Method for the Determination of Raloxifene with Evans Blue[J];Chinese Journal of Chemistry;2002年12期
3 范莉,刘绍璞,杨大成,罗红群;Resonance Rayleigh Scattering Spectra of Thorium(IV)-bisazo Dye of Chromotropic Acidprotein Systems and Their Analytical Applications[J];Chinese Journal of Chemistry;2003年01期
4 ;Application of Rayleigh Light Scattering Spectroscopy to the Determination of Proteins Using Bromo-Pyrogallol Red[J];Chinese Chemical Letters;1997年01期
5 张建军,魏修成,刘洋;Methods to increase the depth and precision of transient Rayleigh wave exploration[J];Journal of Coal Science & Engineering(China);2004年01期
6 束永平;;Nonlinear Analysis of Laminated Shells via Piece-wise Rayleigh-Ritz Technique[J];Journal of DongHua University;2006年03期
7 ;Determination of Potassium Ferrocyanide in Foods by Resonance Rayleigh Scattering Method with Basic Triaminotriphenylmethane Dyes[J];Chinese Chemical Letters;2006年12期
8 Hu Mingshun;Pan Dongming;Chen Shenen;Dong Shouhua;Li Juanjuan;;Numerical simulation for recognition of coalfield fire areas by Rayleigh waves[J];International Journal of Mining Science and Technology;2013年01期
9 付永学,郭秀英,孔令彬;广义Rayleigh问题的显式相似[J];大庆石油学院学报;1996年01期
10 ;Size Dependence of First-order Hyperpolarizability of CdS Nanoparticles Studied by Hyper-Rayleigh Scattering[J];Chinese Chemical Letters;2003年09期
11 ;Rayleigh and Hyper-Rayleigh Scatterings from the Nanometer SnO_2 Particle in Solution[J];物理化学学报;2007年02期
12 ;Study on the interaction between diphenhydramine and erythrosin by absorption,fluorescence and resonance Rayleigh scattering spectra[J];Science in China(Series B:Chemistry);2007年01期
13 沙勇 ,成弘 ,于艺红;The Numerical Analysis of the Gas-Liquid Absorption Process Accompanied by Rayleigh Convection[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2002年05期
14 ;Study on the interactions of chlorpromazine hydrochloride and promethazine hydrochloride with nucleic acids by resonance Rayleigh scattering spectrum[J];Science in China(Series B:Chemistry);2005年06期
15 In-Young Yang;Kwang-Hee Im;Uk Heo;David K Hsu;Je-Woong Park;Hak-Joon Kim;Sung-Jin Song;;Ultrasonic Approach of Rayleigh Pitch-Catch Contact Ultrasound Waves on CFRP Laminated Composites[J];Journal of Materials Science & Technology;2008年03期
16 赵亮;杨海波;;基于运动学特征的Rayleigh面波数值模拟方法[J];科技传播;2011年04期
17 申峰;刘赵淼;;圆形Rayleigh台阶腔体流动特性的数值模拟[J];中国矿业大学学报;2011年05期
18 刘绍璞 ,刘芹 ,蒋治良 ,孔玲;Absorption and Rayleigh scattering and resonance Rayleigh scattering spectra of [HgX_2]_n nanoparticles[J];Science in China(Series B);2002年06期
19 王志明;伍朝华;罗治国;;带有时滞的Rayleigh方程的周期解[J];长沙理工大学学报(自然科学版);2005年04期
20 张双喜;李孟奎;;Influence of Uneven Trace Spacing on Rayleigh Wave Dispersion[J];Journal of Earth Science;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 万德成;;用FEM-Level Set方法数值模拟Rayleigh-Taylor不稳定性问题[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
2 杨雨峰;章梓茂;汪越胜;朱英磊;;饱和液体孔隙介质中Rayleigh波的特性分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
3 周勇;李志伟;包丰;何骁慧;;海水对Rayleigh波传播的影响[A];2014年中国地球科学联合学术年会——专题14:地下介质结构及其变化的地震面波、背景噪声及尾波研究论文集[C];2014年
4 ;Thermal Dissipation Field and Its Statistics in Turbulent Rayleigh-Benard Convection[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
5 倪睿;Tak-Shing Chan;Kazu Sugiyama;Enrico Calzavarini;Detlef Lohse;Siegfried Grossmann;;An Experimental Study of Flow Reversals in Quasi-2D Rayleigh-Benard Convection[A];第八届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2010年
6 沙勇;叶李艺;林凤玲;;吸收过程Rayleigh对流非稳态数值模拟[A];2005年全国塔器及塔内件技术研讨会会议论文集[C];2005年
7 张碧星;喻明;熊伟;兰从庆;;利用Rayleigh面波获取介质层状信息的新方法[A];1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集[C];1996年
8 Chunying Yang;Yun Wang;Jun Lu;;Application of Rayleigh waves on PS-wave static corrections[A];中国科学院地质与地球物理研究所2012年度(第12届)学术论文汇编——固体矿产资源研究室[C];2013年
9 ;Basis Property for the Boundary Stabilization of a Rayleigh Beam Equation[A];第十九届中国控制会议论文集(一)[C];2000年
10 ;Inversion of Rayleigh wave dispersion curves considering the sensitivities of phase velocities to S-wave velocities[A];2011年全国压电和声波理论及器件应用研讨会报告程序册及摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 陈炜;气液界面Rayleigh-Bénard-Marangoni对流现象实验测量及传质研究[D];天津大学;2014年
2 付博;基于格子Boltzmann方法的Rayleigh对流及其对界面传质影响的研究[D];天津大学;2012年
3 吴先梅;[D];同济大学;2000年
4 陈炜;气液界面Rayleigh-Bénard-Marangoni对流现象实验测量及传质研究[D];天津大学;2010年
5 崔杰;含水土层中的波传播及土壤液化[D];中国地震局工程力学研究所;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 寿旋;重力对分层和连续不均匀介质中Rayleigh波的影响[D];浙江大学;2010年
2 李方杰;局部不规则场地对Rayleigh波的散射[D];天津大学;2005年
3 杨德龙;饱水介质中的Rayleigh波传播及地下水研究[D];中国地震局工程力学研究所;2006年
4 张秋红;圆弧形沉积场地对入射平面Rayleigh波的散射解析解[D];天津大学;2004年
5 张强;圆弧形饱和沉积场地对入射平面Rayleigh波的散射解析解[D];天津大学;2006年
6 张志军;饱和半空间中Rayleigh波的传播[D];天津大学;2007年
7 杨耒;磁电介质中Rayleigh波的传播[D];宁波大学;2012年
8 赵艳;单个和多个Rayleigh粒子的光学俘获[D];温州大学;2014年
9 范晓丽;Rayleigh方程周期解的存在性[D];首都师范大学;2009年
10 李爽;秦岭及周边地区Rayleigh波方位各向异性[D];中国地质科学院;2014年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978