纳米颗粒强化气液传质实验研究
发布时间：2020-12-22 20:35
气液传质过程存在于多种化工过程当中,以火力发电企业为例,其脱硫脱硝以及湿式电除尘过程均以烟气与吸收液的气液传质为基础,提高气液传质效率对于降低设备能耗、减少污染物排放具有重要意义。纳米颗粒强化气液传质作为近年来兴起的一种气液传质强化手段,得到了相关学者的关注与研究。但之前研究主要基于宏观实验来获得纳米颗粒强化吸收的宏观效果,对纳米颗粒在吸收过程的微观特性缺乏充分认识,影响了对气液传质过程的深入研究。本文主要针对纳米颗粒强化液滴蒸发过程中的气液传质薄层颗粒微观状态进行了相关的实验研究,并通过数字图像处理技术对液滴蒸发过程中的传质速率以及纳米颗粒强化传质效果进行了计算与分析:首先,本文对此次微观实验用全内角反射荧光显微镜(Total Internal Reflection Fluorescence microscope,以下简称TIRF)实验台的构成进行了介绍,重点分析了此次纳米颗粒强化气液传质微观运动状态观测的实验图像MATLAB数据处理过程并通过图片算例对相关处理过程有效性进行了验证。其次,本文基于上述实验体系针对纳米颗粒强化去离子水液滴蒸发传质过程进行了实验研究,通过数据处理得到了纳...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１所示），他们分别测试了质量??分数为〇．０丨°／
高习群等人［２８］通过实时激光全息干涉系统，结合显微放大技术，得到了气液界??面附近液相侧的浓度场分布情况并以干涉条纹变化特点定性表征了浓度边界层的??厚度，在该实验过程中形成的干涉条纹如图１－２所示，实验结果表明在气液传质体??系中加入固体颗粒、表面活性剂等第三相后会引起局部界面湍动现象从而强化传质??过程。??＿＿＿鍾纖??图１－２湍动过程干涉条纹??（３）纳米颗粒可视化实验??纳米颗粒在流体中的特性参数的实验观测过程主要分为两个不同的方面：直接??测量，针对纳米颗粒进行直接跟踪测量，通过光学系统成像直接捕捉运动中的纳米??颗粒并进行分析；间接测量，在纳米颗粒中添加一定比例的经过处理的荧光颗粒，??充分震荡分散后通过光学显微镜捕捉视野中的荧光颗粒并进行测量。??１）直接观测??直接观测技术中对于较大直径颗粒微观运动观测应用较多的是激光多普勒测??速技术（Ｌａｓｅｒ?Ｄｏｐｐｌｅｒ?Ｖｅｌｏｃｉｍｅｒｔｒｙ，?ＬＤＶ）。这种技术工作原理基于光源与运动颗??６??
粒之间存在相对运动会导致信号接收器接收的光波较原来光波频率发生变化，通过??对信号进行处理便可以分析出颗粒的位移以及速度。Ｋｈｅｉｆｅｔｓ等人１利用光电效应??测试了样品池中悬浮单个微纳米颗粒的布朗运动，实验方案如下图１－３所示。相向??的直径１０６４和５３２?ｎｍ的两个激光束（图中红色、绿色箭头线）通过两个显微镜聚??焦（ＯＢＪ１以及ＯＢＪ２）聚焦于样品池内焦点处（即检测到的微球布朗运动所处位置??范围）。１０６４?ｎｍ激光通过双色镜一部分（５％）反射到低功率直流平衡光电探测器??（ＤＣ?Ｂｒｏ），绝大部分（９５％）透射后到高功率交流耦合平衡光电探测器（ＡＣＢｒｏ）??来检测样品池内微球的横向运动，该实验中微球为３．７＾ｍ直径的钛酸钡微球。??ＤＭ?Ｉ?Ｉ?ＤＭ??ｊ?Ｌ?％，?５３２ｎｍ????ＯＢＪ１?，■屬ｎ?ＯＢＪ２??产：一—??１０６４ｎｍ?“?■?■?￡??，９５％ｌ、、ｇ???Ｓｉｇｎａｌ?／?、、、＇?；ｅＬ?１??４?Ｌ??Ｎｏｉｓｅ?／?？?ＡＯ?ｄＰＵ?、＇、＇??ｘ⑴?一?＇、、??；｜??丨－?｜?—－ｖ；??图１－３悬浮液中中．个微纳米颗粒运动的激光多普勒测试法??微观角度研宄直径更小的纳米颗粒运动的另一种直接测量方法为激光散斑法??（ＬＳＶ），该方法关键工作步骤为纳米颗粒运动的显微成像技术以及通过对所获得图??像进行数值分析计算纳米颗粒运动所成影像的位移结合不同照片之间的拍摄间隔??便可求出颗粒的运动速度。Ｑｉａｎ等人１利用改进的ＬＳＶ系统（如下图所示）观察??了?Ｆｅ３０４纳米流体中纳米颗粒的运动情况，发现颗粒体积份额是影响散斑质量的重??要因素
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米流体强化气液传质研究进展[J]. 张俊,李苏巧,彭林明,唐忠利. 化工进展. 2013(04)
[2]CO2在纳米流体解吸过程中的微对流现象[J]. 唐忠利,湛波,张树杨,张会书,袁希钢. 化工学报. 2012(06)
[3]双组分纳米流体强化泡状吸收过程的实验研究[J]. 苏风民,马学虎,陈嘉宾,韩振兴. 制冷学报. 2008(01)
[4]亚硫酸盐强制氧化传递与化学反应动力学[J]. 赵博,李彦,佟会玲,张晓闻,禚玉群,金刚善,陈昌和. 化工学报. 2005(11)
博士论文
[1]分散颗粒增强气液传质机理及模型研究[D]. 张丹.天津大学 2006
硕士论文
[1]蒸发液滴三相接触线附近流动特性的可视化研究[D]. 肖丛杰.华北电力大学(北京) 2016
本文编号：2932395
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１所示），他们分别测试了质量??分数为〇．０丨°／
高习群等人［２８］通过实时激光全息干涉系统，结合显微放大技术，得到了气液界??面附近液相侧的浓度场分布情况并以干涉条纹变化特点定性表征了浓度边界层的??厚度，在该实验过程中形成的干涉条纹如图１－２所示，实验结果表明在气液传质体??系中加入固体颗粒、表面活性剂等第三相后会引起局部界面湍动现象从而强化传质??过程。??＿＿＿鍾纖??图１－２湍动过程干涉条纹??（３）纳米颗粒可视化实验??纳米颗粒在流体中的特性参数的实验观测过程主要分为两个不同的方面：直接??测量，针对纳米颗粒进行直接跟踪测量，通过光学系统成像直接捕捉运动中的纳米??颗粒并进行分析；间接测量，在纳米颗粒中添加一定比例的经过处理的荧光颗粒，??充分震荡分散后通过光学显微镜捕捉视野中的荧光颗粒并进行测量。??１）直接观测??直接观测技术中对于较大直径颗粒微观运动观测应用较多的是激光多普勒测??速技术（Ｌａｓｅｒ?Ｄｏｐｐｌｅｒ?Ｖｅｌｏｃｉｍｅｒｔｒｙ，?ＬＤＶ）。这种技术工作原理基于光源与运动颗??６??
粒之间存在相对运动会导致信号接收器接收的光波较原来光波频率发生变化，通过??对信号进行处理便可以分析出颗粒的位移以及速度。Ｋｈｅｉｆｅｔｓ等人１利用光电效应??测试了样品池中悬浮单个微纳米颗粒的布朗运动，实验方案如下图１－３所示。相向??的直径１０６４和５３２?ｎｍ的两个激光束（图中红色、绿色箭头线）通过两个显微镜聚??焦（ＯＢＪ１以及ＯＢＪ２）聚焦于样品池内焦点处（即检测到的微球布朗运动所处位置??范围）。１０６４?ｎｍ激光通过双色镜一部分（５％）反射到低功率直流平衡光电探测器??（ＤＣ?Ｂｒｏ），绝大部分（９５％）透射后到高功率交流耦合平衡光电探测器（ＡＣＢｒｏ）??来检测样品池内微球的横向运动，该实验中微球为３．７＾ｍ直径的钛酸钡微球。??ＤＭ?Ｉ?Ｉ?ＤＭ??ｊ?Ｌ?％，?５３２ｎｍ????ＯＢＪ１?，■屬ｎ?ＯＢＪ２??产：一—??１０６４ｎｍ?“?■?■?￡??，９５％ｌ、、ｇ???Ｓｉｇｎａｌ?／?、、、＇?；ｅＬ?１??４?Ｌ??Ｎｏｉｓｅ?／?？?ＡＯ?ｄＰＵ?、＇、＇??ｘ⑴?一?＇、、??；｜??丨－?｜?—－ｖ；??图１－３悬浮液中中．个微纳米颗粒运动的激光多普勒测试法??微观角度研宄直径更小的纳米颗粒运动的另一种直接测量方法为激光散斑法??（ＬＳＶ），该方法关键工作步骤为纳米颗粒运动的显微成像技术以及通过对所获得图??像进行数值分析计算纳米颗粒运动所成影像的位移结合不同照片之间的拍摄间隔??便可求出颗粒的运动速度。Ｑｉａｎ等人１利用改进的ＬＳＶ系统（如下图所示）观察??了?Ｆｅ３０４纳米流体中纳米颗粒的运动情况，发现颗粒体积份额是影响散斑质量的重??要因素
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米流体强化气液传质研究进展[J]. 张俊,李苏巧,彭林明,唐忠利. 化工进展. 2013(04)
[2]CO2在纳米流体解吸过程中的微对流现象[J]. 唐忠利,湛波,张树杨,张会书,袁希钢. 化工学报. 2012(06)
[3]双组分纳米流体强化泡状吸收过程的实验研究[J]. 苏风民,马学虎,陈嘉宾,韩振兴. 制冷学报. 2008(01)
[4]亚硫酸盐强制氧化传递与化学反应动力学[J]. 赵博,李彦,佟会玲,张晓闻,禚玉群,金刚善,陈昌和. 化工学报. 2005(11)
博士论文
[1]分散颗粒增强气液传质机理及模型研究[D]. 张丹.天津大学 2006
硕士论文
[1]蒸发液滴三相接触线附近流动特性的可视化研究[D]. 肖丛杰.华北电力大学(北京) 2016
本文编号：2932395
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