ILAR中表面活性物质对牛顿/非牛顿流体传质性能影响

论文摘要

在气升式内环流反应器（ILAR）的实验装置中,分别添加不同的表面活性物质于牛顿流体（去离子水）和非牛顿流体（羧甲基纤维素钠水溶液,CMC）中,研究了气-液体系的流体力学特性和传质性能,并在理论上对实验结果进行了分析。 向空气-水体系中添加微量醇类物质（乙醇、叔丁醇、季戊四醇）可以显著强化ILAR中的气-液传质性能,其原因是添加微量醇类物质会改变气-液两相的界面状态,从而抑制了气泡间的聚并行为。但是,这种抑制气泡聚并的作用只存在于一定的醇浓度范围内,超过某一极限浓度时,氧的液相体积传质系数会有所降低。关于气含率的研究结果表明,当表观气速提高时,含醇体系和去离子水体系的气含率都增加;在相同的表观气速下,添加醇体系的气含率明显高于去离子水体系。此外,添加电解质氯化钙也会提高氧的液相体积传质系数,本文从离子强度的角度对其抑制气泡聚并,强化气-液传质的机理进行了分析。 非牛顿流体CMC水溶液的实验结果表明:与牛顿流体相比,非牛顿流体中气-液传质性能降低,并且随着黏度的增加而明显降低,这是由于黏度的增加会使Taylor泡的尾流更趋于稳定,降低了液相扰动,从而有利于气泡间发生聚并现象。向非牛顿流体中添加醇类物质也会影响气-液传质性能,其影响作用和聚合物的含量有关:对于聚合物含量低的非牛顿流体,添加微量醇可以强化气-液传质;聚合物含量高的非牛顿流体,微量醇的加入反而不利于气-液间传质过程。无论聚合物含量高低的非牛顿流体,添加电解质均会使液相体积传质系数kLα值有显著的提高。另外,随着黏度的增加,非牛顿流体在ILAR上升管中的气含率变化不大,而在下降管中气含率有所提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 气-液两相流的发展简史
• 1.2 气-液传质理论的研究背景
• 1.3 气-液传质反应器
• 1.3.1 表面气-液接触器
• 1.3.2 体积气-液接触器
• 1.4 近代流体的分类
• 1.4.1 牛顿流体
• 1.4.2 非牛顿流体
• 1.5 影响气-液传质的因素
• 1.5.1 强制震荡周期对气-液传质过程的影响
• 1.5.2 固体颗粒对气-液传质过程的影响
• 1.5.3 表面活性物质对气-液传质过程的影响
• 1.5.4 非牛顿黏性基质对气-液传质过程的影响
• 1.6 研究目的及意义
• 2 表面活性物质对牛顿流体中气-液传质性能的影响
• 2.1 实验装置
• 2.2 实验方法及数据处理
• Lα值的测定'>2.2.1 液相体积传质系数K_Lα值的测定
• 2.2.2 实验数据处理
• 2.2.3 溶解氧电极的标定与使用注意事项
• 2.3 气泡的聚并过程
• Lα值'>2.4 ILAR中不同垂直高度上的K_Lα值
• 2.5 添加微量醇类物质
• 2.5.1 添加微量醇对气-液传质性能的影响
• 2.5.2 醇浓度变化对气-液传质的影响
• 2.5.3 醇的空间结构对气-液传质的影响
• 2.5.4 表观气速对气含率的影响
• 2.6 添加微量电解质
• Lα值'>2.6.1 去离子水与自来水的K_Lα值
• Lα值的影响'>2.6.2 离子强度对K_Lα值的影响
• Lα值的影响'>2.6.3 电解质溶液浓度对K_Lα值的影响
• 2.6.4 离子的存在对流型转变点的影响
• 3 表面活性物质对非牛顿流体中气-液传质性能的影响
• 3.1 实验装置
• 3.2 实验方法及数据处理
• 3.2.1 实验物系
• 3.2.2 实验数据处理
• 3.3 气泡形态拍摄
• 3.3.1 气泡的聚并过程
• 3.3.2 不同浓度CMC溶液中Taylor泡的尾迹图像
• 3.4 非牛顿流体CMC溶液中的气-液传质特性
• Lα值的影响'>3.4.1 非牛顿流体中黏度对K_Lα值的影响
• 3.4.2 非牛顿流体中黏度对气含率分布的影响
• 3.5 添加醇类物质后非牛顿流体中的气-液传质特性
• 3.6 添加电解质后非牛顿流体中的气-液传质特性
• 结论
• 参考文献
• 附录A 主要符号说明
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书