论文部分内容阅读
界面传质或者传热过程中存在的浓度或者温度分布不均，发展到一定程度将会引发界面流动，即密度梯度引发的界面Rayleigh对流以及界面张力梯度导致的界面Marangoni对流。这种无外扰引入的界面对流会加速流体混合，促进传质或者传热。深入的机理研究对促进传质分离工程的发展，换热设备的优化改性意义重大，本文从实验现象观察与热力学分析的角度考察了气液界面对流传质过程，以期为更深入的研究界面对流对界面传递过程的影响。
论文通过搭建合理的纹影装置，采用冷光源消除空气热扰动的影响，详细地记录了乙醇吸收二氧化碳过程对流发生发展的过程，并分析了液相粘度、惰性气体N2、界面小涡流结构等对界面对流结构发生、发展以及变化的影响。通过对传质界面的定量测量，得到准确的界面结构，准确的确定了传质界面，为后续的定量分析奠定了基础。
论文通过引入非平衡热力学中熵产生的理论，定量分析了乙醇吸收二氧化碳过程的能量耗散情况，得到了Rayleigh对流引发前局部熵产率的具体分布以及变化趋势：近界面传质局部熵产率随着传质时间的增加而逐渐降低，传质过程瑞利数的最大值却随着时间的增加逐渐增加。这一实验结果对临界Rayleigh数(Ra数)存在与之对应的临界熵产率提出了质疑。
论文通过改变传质装置放置的水平角度，构造了传质略微偏离均衡的条件，将通常伴随着界面羽状流而存在的界面小涡流状结构与羽状对流结构分开，使界面小涡流先于羽状流发展，创造了独立研究界面小涡流结构的条件。得到了界面小涡流扰动前后传质层浓度具体分布，通过对传质层进行局部熵产率分析，定量分析了界面小涡流结构对界面传质能量耗散的影响。同时，与不存存在界面小涡流结构的情况进行对照，分析了界面小涡结构在近界面浓度均布，产生新的羽状对流结构等方面的作用。全局熵产率的变化表明，随着有序羽状对流结构的出现，对流的不可逆路径由线性变为非线性，对流传质的复杂程度进一步加深。
论文通过搭建合理的纹影装置，采用冷光源消除空气热扰动的影响，详细地记录了乙醇吸收二氧化碳过程对流发生发展的过程，并分析了液相粘度、惰性气体N2、界面小涡流结构等对界面对流结构发生、发展以及变化的影响。通过对传质界面的定量测量，得到准确的界面结构，准确的确定了传质界面，为后续的定量分析奠定了基础。
论文通过引入非平衡热力学中熵产生的理论，定量分析了乙醇吸收二氧化碳过程的能量耗散情况，得到了Rayleigh对流引发前局部熵产率的具体分布以及变化趋势：近界面传质局部熵产率随着传质时间的增加而逐渐降低，传质过程瑞利数的最大值却随着时间的增加逐渐增加。这一实验结果对临界Rayleigh数(Ra数)存在与之对应的临界熵产率提出了质疑。
论文通过改变传质装置放置的水平角度，构造了传质略微偏离均衡的条件，将通常伴随着界面羽状流而存在的界面小涡流状结构与羽状对流结构分开，使界面小涡流先于羽状流发展，创造了独立研究界面小涡流结构的条件。得到了界面小涡流扰动前后传质层浓度具体分布，通过对传质层进行局部熵产率分析，定量分析了界面小涡流结构对界面传质能量耗散的影响。同时，与不存存在界面小涡流结构的情况进行对照，分析了界面小涡结构在近界面浓度均布，产生新的羽状对流结构等方面的作用。全局熵产率的变化表明，随着有序羽状对流结构的出现，对流的不可逆路径由线性变为非线性，对流传质的复杂程度进一步加深。