伴有Marangoni效应的传质动力学论述.pdf

第 54 卷 第 ll 期 化 工 学 报 VoI. 54 Nll 2003 年 ll 月 JournaI of ChemicaI Industry and Engineering （China） November 2003 。。。。。 。 。。。。。 。 、 、 、 、 研究论文 伴有 Marangoni 效应的传质动力学 沙 勇 成 弘 袁希钢 余国琮 （天津大学化学工程研究所，天津 300072） 摘 要 结合 Marangoni 对流的流体动力学条件，通过建立的半经验模型研究了伴有 Marangoni 效应的传质动力 学，阐述了 Marangoni 效应增强传质的机理，得到了传质 Sherwood 数与 Marangoni 数之间的连续指数关联，从而 得以解释不同实验过程中得到的不同 Sherwood 数与 Marangoni 数之间的关系. 研究表明，由 Marangoni 效应而增 强的传质系数与界面 Marangoni 湍动的表现形式有关. 关键词 Marangoni 效应 溶质渗透 扩散 质量传递 中图分类号 TO 028·l6 文献标识码 A 文章编号 0438 - ll57（2003）ll - l5l8 - 06 KINETICS OF MASS TRANSFER ACCOMPANIED BY MARANGONI EFFECT SHA Yong，CHENG Hong，YUAN Xigang and YU Guocong（Kuo Tsung Yu） （Chemical Engineering Research Center，Tianjin Uniuersity，Tianjin 300072，China） Abstract By considering the unsteady penetration of interfaciaI turbuIence units into the buIk Iiguid，a semi- empiricaI modeI of mass transfer accompanied by the interfaciaI Marangoni effect is proposed，which indicates the dependence of the enhanced mass transfer coefficient on the Marangoni number. The mathematicaI anaIysis heIps to expIain the existence of different types of empiricaI correIations between the Sherwood number and Marangoni number from the Iiterature. The anaIysis aIso shows that the enhancement of mass transfer coefficient by the interfaciaI Marangoni effect reIies on the types of Marangoni convection. Keywords Marangoni effect，soIute penetration，diffusion，mass transfer 2002 - 06 - 03 收到初稿，2003 - 03 - l4 收到修改稿. 联系人：成弘. 第一作者：沙勇，男，32 岁，博士，讲 师， 现在厦门大学化工系. 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.. 引 言 在气液或液液相际传质过程中，相界面上表面 张力的变化将会引发界面 Marangoni 湍动，从而对 传质过程产生重要的影响. 大量的实验证明由此导 致的界面 Marangoni 湍动促进了表面更新，伴有 Marangoni 湍动的传质系数往往较无湍动时增大数 倍 之 多， 例 如 在 层 流 的 丙 酮 解 吸 CO 2 时， Marangoni 效应的发生将加快传质速率，增强解吸 效果［l］. 传质过程中界面 Marangoni 湍动的宏观表 现形态可分为有序对流结构和无序对流结构. 当流 体静止或在层流状态下传质时，有序对流结构 Received date：2002 - 06 - 03. Corresponding author：Prof. CHENG Hong. Foundation item： supported by the NationaI NaturaI Science Foundation of China（No.