方腔内非常温粘性流体中单气泡传质的实验研究
在化工生产过程中，常涉及非常温条件以及粘性流体中的气液传质过程。与常温条件有所不同，在非常温条件下，温度升高后的液体饱和蒸汽压在气相的总压中占有的比例较大而不能将其忽略。在典型的气液接触设备中，气相会被分散成许多小气泡分布在液相中，液相黏度的增加会影响溶质分子的扩散速率以及相界面大小，进而影响传质过程。目前对非常温条件以及粘性流体中气液传质过程的研究还不够完善，因此，研究非常温条件下的气液传质过程具有重要的意义。 本文应用粒子图像测速技术对方腔内不同温度、不同黏度的液相湍流场进行可视化测试研究。液相温度增加，方腔内流体的合速度随之增大:温度由25℃升高至85℃,不同流量条件下黏度4.50±0.10mPa·s体系中气泡运动区域范围内的液相平均速度最高提升了21.6%；黏度8.50±0.1mPa·s的体系平均速度最高提升52.0%,表明升高温度能够促进传质是化学反应速率加快和液体湍动程度加剧共同作用的结果。而液相黏度的提高降低了液体流速:36L/min条件下，黏度由1.03mPa·s变化至8.50mPa·s,气泡运动区域范围内的液相平均速度从0.46m/s降低至0.14m/s,降低幅度高达69.6%,流体微团脉动速度降低，不利于传质过程的进行。 粘性流体中单气泡传质的实验是选用氧气-亚硫酸钠体系作为研究对象，将液相温度最高升至85℃，研究了非常温条件下的气液传质规律；选用糖浆作为增粘剂提高液相体系的黏度，研究了液相黏度对气泡运动行为以及传质过程的影响。传质系数的数量级介于10-5～10-4m/s之间，液相温度的提升对传质有促进作用：温度由25℃升高至85℃,不同流量条件下黏度4.50±0.1mPa·s的体系传质系数增幅最高可达33.0%；黏度8.50±0.1mPa·s的体系传质系数增幅最高可达118.3%；液相黏度的增加则抑制了传质过程：黏度由1.03mPa·s增加至8.50mPa·s,不同流量条件下传质系数最高降幅达71.7%。液相流量增加，黏度的抑制作用随之减弱。分析了传质实验获得的传质系数和三种经典传质模型的计算值，发现实验所得舍伍德数Sh更接近Fr?ssling模型预测的结果。
气液传质;粘性流体;单气泡;非常温;化工生产
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
包雨云
2023
中文
TQ021.4
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）