跨界面传质及微相行为的理论研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xujungang
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传质过程在工业生产中有着及其重要的意义,但是目前的主要传质理论仍旧是非封闭的或专注于经验关联式,因此修正界面对经典传质理论的影响至关重要。同样在纳米气泡研究中,许多基础方面的理论仍旧不清楚:界面会产生附加压力,因而对其中气体行为有着至关重要的影响。本论文通过理论推导和分析,并与经典的热力学和动力学理论相结合,对跨界面传质及微相行为进行了相关研究。主要的研究结果如下:(1)通过理论分析,对跨界面的液液传质过程进行了理论改进。在传质双膜间添加了一个界面相,物质在经过萃余相流向界面相内时,会先在界面相内富集,当在界面相中富集到一定浓度时,才会从界面相流向萃取相。在对整个过程进行了分析和讨论后,可以得到萃取相膜以及萃余项膜内浓度随着时间和位置的变化关系,并且可以得到界面相内物质富集满所需要的时间。随后通过得到的关系,分别分析得到了扩散系数,主体相浓度,常数因子以及界面相厚度对传质过程的的影响。(2)通过对范德瓦尔斯方程和拉普拉斯方程的分析,我们发现超临界气体(氮气)在纳米气泡中表现出不同于主体相的行为,并具有不同的稳定性。我们分别讨论了在不同的环境压力和初始半径下纳米气泡的稳定性,并且通过动力学方程和自由能方程验证了得到的结论。得出了不同环境压力下,纳米气泡内粒子数和气泡半径及其状态之间的关系图。(3)理论研究了亚临界气体(C3F8)在纳米气泡中的相行为。发现亚临界气体在纳米气泡中表现出不同于主体相的,极为丰富的相行为。为考察表面吸附的影响,建立了随纳米气泡表面积改变的表面张力与相关纳米气泡状态的热力学和动力学模型。通过计算得到了纳米气泡动态运动过程随环境压力,纳米气泡的初始半径和表面张力的变化规律,最后将绝热过程与等温过程进行了对比。
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