氣液反應(yīng)體系相界面?zhèn)髻|(zhì)強(qiáng)化研究

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1、氣液反應(yīng)體系相界面?zhèn)髻|(zhì)強(qiáng)化研究１１１１２１１１１１張志炳，田洪舟，王丹亮，劉義榕，何健，齊敏，張鋒，羅華勛，丁維平，周政（１．南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江蘇南京２１００４６；２．南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院，江蘇南京２１０００８）摘要：氣液反應(yīng)界面?zhèn)髻|(zhì)的強(qiáng)化是當(dāng)今高效和節(jié)能反應(yīng)器研究的重要課題，弄清反應(yīng)器內(nèi)的氣液傳質(zhì)機(jī)理是對(duì)氣液反應(yīng)器進(jìn)行數(shù)學(xué)描述的關(guān)鍵。反應(yīng)過程的能效和物效與體系中的傳質(zhì)系數(shù)ｋＧ，ｋＬ，ｋＳ以及相界面面積ａ等參數(shù)直接相關(guān)，這些參數(shù)受氣泡尺寸、分布、表觀氣速和氣含率等因素的制約。就確定的體系和反應(yīng)條件而言，這些因

2、素會(huì)因反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)尤其是攪拌和混合方式的變化而異。文章從理論上分析了影響氣液界面?zhèn)髻|(zhì)的各因素，建立了較為詳細(xì)的理論模型。理論計(jì)算結(jié)果表明：氣泡大小是影響氣液界面?zhèn)髻|(zhì)和最終反應(yīng)速率的重要流體力學(xué)參數(shù)，微米級(jí)氣泡對(duì)反應(yīng)過程的強(qiáng)化作用明顯。能量耗散率是決定體系氣泡大小的深層原因，強(qiáng)化氣液反應(yīng)器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮。關(guān)鍵詞：多相反應(yīng)體系；界面?zhèn)髻|(zhì)；過程強(qiáng)化中圖分類號(hào)：ＴＱ０２１．４文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：１００５９９５４（２０１６）０３０００１０８ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５９９５４．２０１６．０３．００１

3、Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｇａｓｌｉｑｕｉｄｒｅａｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ１１１１２ＺＨＡＮＧＺｈｉｂｉｎｇ，ＴＩＡＮＨｏｎｇｚｈｏｕ，ＷＡＮＧＤａｎｌｉａｎｇ，ＬＩＵＹｉｒｏｎｇ，ＨＥＪｉａｎ，１１１１１ＱＩＭｉｎ，ＺＨＡＮＧＦｅｎｇ，ＬＵＯＨｕａｘｕｎ，ＤＩＮＧＷｅｉｐｉｎｇ，ＺＨＯＵＺｈｅｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００４６，Ｊｉａｎ

4、ｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｕｌｏｕＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＭｅｄｉｃａｌＳｃｈｏｏｌ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００８，ＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｇａｓｌｉｑｕｉｄｓｙｓｔｅｍｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｓｓｕｅｔｏｅｘｐｌｏｒｅｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｒｅａｃｔｏｒｓ．Ｉｔｉｓｔｈｅｋｅｙｔｏｗｅｌｌｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｔ

5、ｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｇａｓｌｉｑｕｉｄｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒｆｏｒｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｌｙｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇｏｆａｇａｓｌｉｑｕｉｄｒｅａｃｔｏｒ．ＢｏｔｈｅｎｅｒｇｙａｎｄｍａｓｓｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎａｒｅｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｇａｓｌｉｑｕｉｄｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌａｒｅａａａｎｄｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｋＧ（ｇａｓｓｉｄｅ），ｋＬ（ｌｉｑｕｉｄｓｉｄｅ）ａｎｄｋＳ（ｌｉｑｕｉｄｓｏｌｉｄ）．Ｔｈｅｓｅｐａｒａｍ

6、ｅｔｅｒｓａｒｅｏｆｔｅｎｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄｂｙｓｉｚｅａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｏｗｉｎｇｂｕｂｂｌｅｓ，ｔｈｅｇａｓｈｏｌｄｕｐａｎｄｔｈｅｓｕｐｅｒｆｉｃｉａｌｇａｓｖｅｌｏｃｉｔｙｅｔｃ．，ｗｈｉｃｈｃａｎｖａｒｙｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒ，ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｗｉｔｈｔｈｏｓｅｏｆｍｉｘｉｎｇａｎｄｓｔｉｒｒｉｎｇｍｏｄｅ．Ｆａｃｔｏｒｓｏｆｇａｓｌｉｑｕｉｄｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒｗｅｒｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ

7、ｌｙａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｏｍｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｓｅｔｕｐ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｂｕｂｂｌｅｓｉｚｅｉｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｇａｓｌｉｑｕｉｄｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｆｉｎａｌｒｅａｃｔｉｏｎｒａｔｅｆｏｒａｃｅｒｔａｉｎｒｅａｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏｎｂｕｂｂｌｅｓｈａｖｅｏｂｖｉｏｕｓｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ．Ｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏ

8、ｎｒａｔｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｔｈｅｄｅｅｐｒｅａｓｏｎｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｂｕｂｂｌｅｓ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄｇａｓｌｉｑｕｉｄｒｅａｃｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｒ