伴有Marangoni效应的传质动力学

结合Marangoni对流的流体动力学条件 ,通过建立的半经验模型研究了伴有Marangoni效应的传质动力学 ,阐述了Marangoni效应增强传质的机理 ,得到了传质Sherwood数与Marangoni数之间的连续指数关联 ,从而得以解释不同实验过程中得到的不同Sherwood数与Marangoni数之间的关系 .研究表明 ,由Marangoni效应而增强的传质系数与界面Marangoni湍动的表现形式有关 .

CaCl_2/LiCl改性中孔硅胶的吸附/脱附性能

使用不同的金属盐溶液对中孔硅胶进行改性,并采用间歇式吸附方法研究了水蒸气在硅胶上的吸附动力学实验,利用程序升温脱附技术测定了水在改性硅胶上的程序升温脱附(TPD)曲线并估算了水的脱附活化能,讨论了表面改性对硅胶吸湿性能以及水的脱附活化能的影响.实验结果表明:与C型中孔硅胶相比,经CaC l2或LiC l改性的中孔硅胶,孔容变小而平均孔径变大,在相对湿度(RH)小于80%的范围内,其吸湿性能明显增加,水的脱附活化能也增大;由于Ca2+的极化势大于Li+的极化势,水分子在经CaC l2改性的硅胶上的脱附活化能要大于其在经LiC l改性硅胶上的脱附活化能.

降膜传质过程Marangoni效应稳定性分析

通过建立降膜流动传质模型 ,并考虑液相流动及非线性浓度分布的影响 ,利用线性微扰理论得到了降膜流动传质过程Marangoni效应发生的理论临界条件 .用所建立的降膜流动传质实验装置得出实测传质系数的变化 ,由此获得Marangoni效应发生的实测临界条件 ,实测值与理论值基本符合 。

层流液柱吸收法测定气体在液相中的扩散系数

采用射流吸收的简捷方法，通过测定由Ｓｈｏｕｔｈｗｅｌｌ型孔板所产生的截面速度均匀的层流喷射液柱所吸收的气体量，由渗透理论所导出的模型，可计算出一定温度、压力下的微溶气体在液相中的分子扩散系数Ｄ。在温度为３０～４５℃的范围，测试结果与文献值吻合良好．

膜相扩散控制型药物释放体系动力学的研究

本文将化学工程学原理应用于药物控制释放这一交叉学科,针对膜相扩散释放进行了动力学研究,建立、推导了“非稳态、有扩散边界层影响的释放动力学模型’,解决了现有模型“准稳态”假设产生的偏差,使模型更接近于实际释放过程.根据医疗科学和药物控制释放技术的发展趋势,设计了新颖的聚乙烯-乙烯醇/维生素B_(12)混合药膜释放体系.利用该体系验证了本文所建立的模型.

界面湍动对湿壁塔液相传质系数的影响

选用乙醚的低浓度水溶液为研究对象,在湿壁塔中液相层流流动状态下,考察乙醚解吸过程中传质系数与Ma-rangoni数之间的变化.实验结果表明当平行于界面的表面张力差超过临界值后,Marangoni界面湍动效应将发生,随之导致传质系数较之只依赖扩散传质时增大,并且传质效果的强化程度同Marangoni界面湍动的强度有关,进一步的实验数据拟合结果表明传质增强因子F同Ma数之间符合幂函数关系,结果有助于利用Marangoni界面湍动增强传质效果.

色谱模型中轴向扩散项的理论研究

用矢量方法讨论了色谱模型中的轴向扩散项，指出轴向扩散项是扩散通量以分量的形式在主体流动通量上的页献。解释了理论塔板数和色谱往往长之间的关系；引人特征参数矢量角θ，并利用当量塔板高度关系式对θ进行了关联。回归分析表明，θ可以用流动相雷诺数Re和无因次保留时间τ很好地进行关联，关联结果为：θ＝0．4666τ＋4．3599Re－1．7066。对脉冲进样时乙酸乙酯、苯和吡啶的当量塔板高度的预测表明，参数θ能够正确反映扩散项影响色谱过程的内在规律。

边界积分法研究塔壁对气泡生成的影响

对塔壁对气泡生成过程的影响进行理论和实验研究.运用边界积分法,研究开发了气泡生成的非球形理论模型.通过引入一特定的镜像系统,该模型将气泡塔壁对气泡生成过程的影响考虑在内.假设流体是无旋流,因此可以采用势流理论来分析气泡的生成过程.为了对塔壁的影响进行实验研究,实验中采用3种不同规格的气泡塔和3种不同规格的孔板.采用高速摄像机和压力传感器分别记录气泡的生成模式和生成频率.实验结果表明,气泡的生成过程有3种模式,分别为单个气泡,成对气泡及多个气泡.此外,随着气泡塔径与孔径比率的减小,气泡生成频率也减小,与此同时,气泡生成模式由单个气泡向成对气泡及多个气泡发生转变.对气泡生成频率的理论预测与实验结果相吻合,这表明理论模型能用来预测伴有塔壁影响的气泡生成过程.

拟稳态法测定气相扩散系数

根据拟稳态一维扩散原理,建立了气相扩散系数的测定装置。在该装置上,测定了8个体系的气相扩散系数,其中CH_2Cl_2-空气,CH_2Cl_2-H_2,CH_3CH_2Br-空气,CH_3Cl_2Br-H_2,CHCl_3-H_2等5个体系的气相扩散系数实验值,迄今尚未见文献报道。实验结果表明,本测试装置稳定性好,实验误差小,实验装置体积小,测试过程较为简便。

球形吸附剂颗粒扩散方程的数值求解

对于速率控制的变压吸附过程而言,吸附剂颗粒上的扩散方程求解十分关键.采用有限差分法数值求解扩散方程,分别利用等距网格和等体积网格划分计算区域.结果表明,当网格节点数较少时,等体积网格比等距网格具有更高的计算精度.当球形计算区域网格节点足够密时,节点在计算区域的分布对计算结果影响不大,从而等距网格和等体积网格都可以达到较高的计算精度.

APA微胶囊扩散数学模型的改进

在膜阻力系数和膜内基质的分配系数两个新特性的基础上 ,重新建立了蛋白质在 APA微胶囊体系上的扩散数学模型 。

聚醚共聚酰胺(PEBA)膜的溶胀和渗透汽化行为研究

用涂布法制备出PEBA均质膜,分别测试了膜在纯醋酸正丁酯、水以及醋酸正丁酯稀水溶液中的溶胀率,并考察了浸泡时间、温度和溶液浓度对溶胀率的影响;结果表明:PEBA膜在水中溶胀很小,对醋酸正丁酯具有优先吸附能力;溶胀率随浸泡时间的延长、浸泡液浓度和温度的升高而逐渐上升。渗透汽化实验表明膜对醋酸正丁酯的良好选择性,膜的渗透通量和分离因子随着浓度的增加而增加,渗透通量随着温度的升高而增加,但分离因子随温度的升高而减小;当原料液浓度为0.6%(wt)时,醋酸正丁酯的渗透通量为143.9g·m-2·h-1,分离因子达到236.9。

碳分子筛分离氧氩过程的实验研究

基于碳分子筛动态吸附机理,建立了分离氧氩的实验装置.实验研究了流程形式、清洗比、吸附时间对碳分子筛分离氧氩过程性能的影响.结果表明,循环过程中增加产品气清洗阶段可以显著提高解吸气的纯度.为了得到质量分数为99.0%以上的氧气,循环过程中清洗比应控制在0.4左右,最佳吸附时间为60s.以95%氧、5%氩的混合气作为原料气,实验装置的产品气纯度可以达到99.4%,氧气回收率为42%.

微孔金属分离膜及膜分离技术的研究与应用

本文介绍了微孔金属分离膜的结构特性、混合气体（H2－N2，H2－CO2－CH4）通过多孔膜的扩散分离，以及最佳分离条件的选择。

一种多孔介质有效扩散系数和孔隙率的测定方法

依据拟稳态扩散原理,通过物料衡算,建立了用蒸发管法测定多孔介质有效扩散系数及孔隙率的实验方法。在水—空气系统、乙醇—空气系统拟稳态扩散模型的基础上,分别对水蒸汽、乙醇蒸汽通过玻璃管内自由空气段和多孔介质段的扩散进行物料衡算,得到在常压下液体蒸汽在自由空气中和在多孔介质内的扩散系数,进而计算得到多孔介质的孔隙率。实验结果表明:蒸发管法测定的有效扩散系数及孔隙率与文献值的平均相对误差小于4%,这是一种简单有效地测定多孔介质扩散系数的方法,具有无毒、成本低,无需特殊设备等优点,为后续有效扩散系数的测定奠定了坚实的基础,有很强的实用性。

沸石膜的扩散性能研究

建立了管式膜扩散试验装置和其扩散的数学模型，用于测定不同组份在无机膜上的有效扩散系数。考察了在自制二氧化硅膜和沸石膜上的乙苯、乙醇、水和二甲苯等物质的有效扩散性能。结果表明，这两种膜的扩散机制不同，前者属于努森扩散，后者具有分子筛分性能。

气液界面对流传质的观测与定量分析

采用光学纹影系统对乙醇和水双组分解吸传质过程的对流结构的界面湍动进行了定性观察和定量分析。建立了一套水平非稳态气液传质设备,试验观测了乙醇和水体系中液相组分向气相传质过程的Marangoni界面对流结构。还通过对传统纹影方法的改进,对乙醇解吸传质过程的浓度(本文用质量分数表示)梯度场进行了定量测量。定量分析表明乙醇和水系统解吸过程中,引发界面湍动的原因是局部较大的表面张力梯度。定量分析的结果很好的解释了伴随Marangoni效应的传质过程的混乱的对流结构,为进一步对界面湍动现象的分析提供了帮助。

规整填料表面点传质的可视化研究

采用显色化学反应的流体可视化方法研究规整填料表面上的点传质效果。并且用高精度彩色扫描仪进行后处理,把颜色值转化为数字值。通过风洞的标定特性来建立数字值和点传质量之间的关系,进而得到填料表面的点传质系数。由填料表面点传质系数的三维分布图,可清晰地看到在每两片填料交叉形成的任一传质单元当中,存在3个传质高峰。

加压湿壁塔内的气液传热传质

本文研究了加压条件下空气水系统在湿壁塔内同向流动时传递行为。分析中考虑了界面处气相混和物非理想行为及剪切应力的影响，忽略传质对气体运动影响。提出了计算加压条件下气侧局部传热传质系数关系式，并对两相加压下传递行为进行系统地分析。分析结果表明，采用常压计算方法进行加压传热传质计算，将产生较大的偏差。

阶跃与方波示踪法测量气体的有效扩散系数

建立阶跃与方波示踪测量气体有效扩散系数的实验装置,并提出了扩散系数计算中所涉及的超越方程特征根的求解方法。采用稳态法,脉冲、方波和阶跃示踪动态法测量气体的有效扩散系数,对以扩散池为主体的各种实验方法进行评价。实验结果表明,当颗粒内的孔隙主要由大孔构成时,各种方法所得结果相近。阶跃与方波示踪法可以可靠地用来测量气体的有效扩散系数。