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超声波对传质过程强化的研究

张惠  
【摘要】: 声化学是化学、化工的一个新的分支,超声作用能强化质量、热量传递和化学反应,提高过程速率。 本文在长300mm、宽150mm、高150mm的超声槽内,以方形NaCl盐块—水体系,测定了(1)有、无超声作用下,盐块的视重值及距盐块不同距离的电导值;(2)不同超声占空比情况下,盐块的视重值及距盐块不同距离的电导值。得到了超声场中NaCl在水中的传质系数与传质液膜的厚度,并进一步得到了扩散系数。根据固—液体系的超声波空化引起的表面效应、聚能效应、湍动效应和微扰效应,对超声波强化液—固传质的机理作了初步探讨。 实验结果表明,有超声波作用的传质速率比无超声波作用的明显加快,有超声下传质系数为1.986×10~(-4)m/s,无超声下传质系数为9.456×10~(-5)m/s,强化倍数β=2.1;有超声溶解传质液膜厚度明显减薄,无超声波作用下传质膜厚度为1.98×10~(-3)m,而有超声波作用下传质膜厚度为1.53×10~(-3)m,超声波作用下的传质液膜厚度为无超声波作用下传质膜厚度的0.77倍,减少了23%;有超声波溶解的扩散系数增大,有超声的扩散系数为3.04×10~(-7)m~2/s,无超声的扩散系数为1.872×10~(-7)m~2/s,有超声波下的扩散系数为无超声时的1.623倍。 在上述基础上,以栀子中浸取栀子黄、栀子甙为对象,分别研究了超声对浸取时间、浸取率的影响。 实验结果表明,在超声波作用下从栀子中浸取栀子黄、栀子甙的速率加快,浸出率在一定程度得到提高,对栀子黄而言,超声作用下的浸出率是无超声的1.15倍,而对栀子甙而言,超声作用下的浸出率是无超声的1.25倍。


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