多相体系中传热或传质不均匀性会引发相界面上局部界面张力梯度变化
更新日期:2021-04-01     浏览次数:161
核心提示:根据刘易斯池测定液液传质系数的实验原理可知,溶质在两相间单向传质、无返混,同时相内充分混合均匀是保证实验成功的两个理想状态。然而,两相界面的

根据刘易斯池测定液液传质系数的实验原理可知,溶质在两相间单向传质、无返混,同时相内充分混合均匀是保证实验成功的两个理想状态。然而,两相界面的不稳定性、实验装置、操作方式、分析手段等诸多因素将造成实验结果偏差。

(一)两相界面不稳定性

多相体系中传热或传质不均匀性会引发相界面上局部界面张力梯度变化, 从而在相界面上引发流体力学不稳定现象, 被称为Marangoni效应[4]。Marangoni效应是一种小尺度现象, 它可强烈影响流体界面流动, 从而显著改变多相体系中溶质或热量在相界面处的传递规律, 强化或削弱传递过程[56]。Zhong等[7]人观察到了正庚烷-醚二元液体混合物中Marangoni对流的存在;Wegener等人[8]发现在甲苯-丙酮-水三元体系中,Marangoni对流的存在促进内部混合,增强传质,使萃取效率可达55%。在本实验中,乙酸传质是从不平衡到平衡的过程。期间,两相界面及其附近的乙酸浓度不均匀,且随时间变化,致使两相界面存在表面张力梯度。两相界面上的表面张力变化将会引发界面Marangoni湍动,干扰乙酸的单向传质过程[9]。尽管刘易斯池的界面环具有稳定两相界面的作用,Marangoni效应仍难以避免,从而造成实验数据偏差。