高挥发性液体传质速率机理和实验研究

发布时间：2024-02-03 06:47

　　为研究高挥发性液体传质速率计算方法,建立矩形风道,在风道中制造不同风速空气流,对103. 9 mm液面直径的乙醚液面进行气体与液体(简称气液)传质质量损失的实验研究,分析不同温度对气液传质速率的影响。以实验结果为依据,根据麦克斯韦速率分布理论,结合Mackay等[12]提出的低于沸点温度的气液传质速率计算模型进行量纲分析,提出新的温度修正项,对计算模型进行修正。液面实验结果表明:随着温度的降低,气液传质速率减小;随着风速的减小,气液传质速率减小。通过实验值与计算值的对比得到温度修正项系数为0. 559,计算方法中给出气液传质速率与温度、风速0. 78的次幂呈正比。为验证气液传质速率计算模型的准确性,进行液柱下流气液传质传热实验,使不同直径乙醚液柱通过2. 0 m/s空气流,测量实验前后液体温度变化。根据修正后气液传质速率计算模型计算液柱下流过程中气液传质能量传递导致的温度变化情况,与实验结果进行对比。液柱下流实验结果表明:计算结果与实验测量值对比误差小于等于3. 81%,修正后气液传质速率计算模型误差较小,计算精度高。

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【部分图文】：

图1液体质量挥发实验系统图

实验系统共安装3种传感器，管道顶板安装有温度传感器和风速传感器，其安装位置距离风道两侧0.1m，距离进风端分别为0.47m和0.53m．温度传感器量程范围为-30～50℃，测量精度为0.1℃，温度探头位于液面下方1cm处，如图1(a)所示。风速传感器量程为0～5m/s，....

图2不同风速条件下风道内乙醚损失质量及温度

实验得到损失质量及温度随时间的变化曲线分别如图2(a)和图2(b)所示。从图2(a)中可以看出，风速越高、质量损失越严重，在忽略温度影响的情况下，风速由0.5m/s增大到2.5m/s时质量损失由19.4g增大到68.7g．从图2(b)中可以看出，随着时间的推进，乙醚温度降....

图3不同风速条件下挥发速率随时间变化曲线

根据实验数据确定温度修正项系数κ．根据对应时刻的液面下10mm处温度及液面上方10mm处风速，取κ=1．根据(8)式进行计算，得到计算值并与对应实验值进行比较，取不同条件下比值的平均值，平均值为0.509，中位数为0.492，方差为0.076.图4为温度修正项系数随时间变化曲....

图4温度修正项系数随时间变化曲线

从图5中可以看出:在500s时间内，随着时间的推移温度差越来越大，这一结果能够解释当风速较大时，随着时间的推移温度修正项系数不断减小这一现象;但风速为2.5m/s时，时间大于500s时间段温度差减小，这一现象是由于液体温度差大，密度差大，液体内部流动加快，上层低温液体向下层....

本文编号：3893903