液-液两相液层间传质过程的Rayleigh-Bénard-Marangoni对流特性

作     者：陈俊 沈超群 王贺 张程宾 Chen Jun;Shen Chao-Qun;Wang He;Zhang Cheng-Bin

作者机构：东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096 扬州大学水利与能源动力工程学院扬州225127 

基　　金：国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金(批准号:U1530260) 国家自然科学基金(批准号:51706193) 江苏省高校自然科学研究项目(批准号:17KJB470014)资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2019年第68卷第7期

页      码：183-193页

摘      要：传质引发的Rayleigh-Bénard-Marangoni对流(RBM对流)对化工传递过程有着显著影响.但是,已有的相关研究多集中于气-液体系,并且有限的针对液-液体系的相关研究尚缺乏对RBM对流演化及其引发的界面扰动行为的深入分析.因此,本文基于阴影法设计搭建了竖直狭缝内液-液两相液层间传质过程的RBM对流特性可视化实验平台,并实验观测了水-甲苯-丙酮三元体系中丙酮组分扩散传质时出现的RBM对流结构以及其向下层水相主体的发展演变过程,探讨了水相丙酮初始浓度、甲苯相丙酮初始浓度以及甲苯层厚度对RBM对流特性和液-液界面形貌的影响.研究表明:在Rayleigh-Taylor不稳定性作用下,水相上层密度(重力)分层"界面"下凸沉降形成波浪形丘状"界面",并随着"界面"处密度与压力失调的加剧而演变成羽状流;因羽流区"界面"不同浓度梯度引起的传质特性差异,羽状流又可以演变成弱羽状流和强羽状流两种形态;当丙酮浓度梯度增大到一定程度后,近界面处短时间内产生大量RBM对流结构,且结构间相互影响增强而聚并成对流团,并随着传质过程的进行,逐渐演变成独立的强羽状流; RBM对流强度与上下液层丙酮浓度梯度大小呈正相关关系,且液-液界面粗糙度及其非稳态波动随着丙酮浓度梯度的增加而增大.

主 题 词：液-液传质 阴影法 Rayleigh-Bénard-Marangoni对流结构 界面形貌 

学科分类：080704[080704] 080103[080103] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.68.20181295

馆 藏 号：203633556...