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1、天津大學碩士學位論文氣液界面?zhèn)髻|(zhì)過程不穩(wěn)態(tài)對流的實驗研究姓名：劉長旭申請學位級別：碩士專業(yè)：化學工程指導教師：曾愛武20070101中文摘要在氣液和液液的傳質(zhì)過程中，由于在相界面上產(chǎn)生表面張力梯度和密度梯度，從而引發(fā)界面湍動。這是一種重要的流體力學不穩(wěn)定現(xiàn)象，它能夠影響傳質(zhì)速率，為提高傳質(zhì)效率提供了一個有效的途徑。由表面張力引起的界面湍動習慣上稱為Marangoni效應。本文建立了一套水平非穩(wěn)態(tài)氣液傳質(zhì)設(shè)備，采用光學紋影系統(tǒng)對丙酮／水和乙醇／水體系解吸傳質(zhì)過程的對流結(jié)構(gòu)的界面湍動進行了觀察。在氣液傳質(zhì)過程中發(fā)生了Marangoni對流現(xiàn)象。文章從
2、Marangoni不穩(wěn)定性的角度對光學實驗結(jié)果進行了解釋。其次，本文還對傳統(tǒng)紋影方法中光源進行了改進，通過對紋影像光強度分布的分析和整個傳質(zhì)系統(tǒng)的標定，實現(xiàn)了對丙酮和乙醇解吸傳質(zhì)過程的濃度梯度場進行了定量測量。定量分析表明丙酮／水、乙醇／水系統(tǒng)解吸過程中，引發(fā)界面湍動的原因是局部較大的表面張力梯度。對濃度梯度場的分析結(jié)論很好的符合了傳質(zhì)過程出現(xiàn)的明暗條紋更替和傳質(zhì)中心分裂的現(xiàn)象。同時這種濃度梯度的不均勻分布引發(fā)了界面的小尺度流動，加速了表面更新率，所以Marangoni效應的存在可以提高傳質(zhì)速率。定量分析的結(jié)果很好的解釋了伴隨Marangoni效
3、應的傳質(zhì)過程的混亂的對流結(jié)構(gòu)，為進一步對界面湍動現(xiàn)象的分析提供了幫助。關(guān)鍵詞：Marangoni；氣液傳質(zhì)；定量分析；紋影法ABSTRACTInthegas—liquidorliquid-liquidmasstransferprocess，interracialtensiongradientanddensitygradientcallcreateinterfacialturbulence，bywhichthemasstransfercoefficientcanbeintensified．Thisinterracialturbulenceiscal
4、ledMarangonieffect．Horizontalunstablegas—liquidmasstransferexperimentalequipmentissetup．ByutilizingtheSchlicrensystem，InterfacialturbulenceofMarangoniconvectioninthephysicaldesorptionofacetoneandethanolsolutionsfromwaterareobserved．ExperimentalinvestigationsoftheOCCUlTenCCofM
5、arangoniconvectionarepresented．TheopticalexperimentalresultsareexplainedbyacombinationofMarangoniinstability．ByemployingthelightsourceimprovedSchlieren，theconcentrationgradientsandthesurfacetensiongradientsofvicinityinterfaceduringgas-liquidmasstransferprocessarcobtainedthrou
6、ghanalysisofthelightintensitydistributionoftheSchlierenimagesandthecriterionofthewholemasstransfersystem．ThequantitativelyresultsshowthatthereasonthatinducestheMarangoniconvectionisthelocallargesurfacetensiongradientsalongtheinterfaceofthegasandliquid．Thesmall-scaleinterfacia
7、lflowisinducedbytheasymmetricdistributionofcon．centrationgradient,whichalsoincreasesthesurfacerenewalrate．Consequently,duetotheocculTenceoftheMarangonieffect，themasstransferratecanbesignificantlyenhanced．Thequantitativeresultsuccessfullyexplainsthechaoticflow，patternsobtained
8、ingas—liquidmasswansferprocessaccompaniedbyMarangonieffect．Theresult
