文档介绍：中南大学高等燃烧学小论文
电磁场作用下的强化传质研究进展
摘要:总结了电场、磁场和电磁场作用下强化传质的一些实验与理论工作,分析了3种强化传质方式在传质对象和传质机理方面的一些不同。进行比较后显示,电磁场强化传质的应用更加广泛,其强化传质机理可解释为:电磁场与物质的相互作用改变了物质的活性,降低了传质过程的活化能,从而使扩散得到增强。最后介绍了微波非热效应的一些实验与理论研究进展。研究表明,一些化学反应、陶瓷烧结和萃取等过程的传质得到强化确实是由于微波非热效应的作用。关键词:强化传质;电磁场;微波辐射;扩散系数
Abstract:Experimental and theoretical studies about mass transfer enhancement under electric field,ic field and ic field are reviewed,and the differences between the three ways of mass transfer enhancement are analyzed. The application of mass transfer enhancement under ic field is more extensive; the mass transfer enhancement mechanism can be explained as:the ic field changes the molecule’s mobility,reduces the activation energy of mass transfer process,and consequently,enhances the diffusion process. In the end,the research progress of the microwave non-thermal effect is presented. The results show that some chemical reaction,ceramic sintering and extraction process are enhanced by the microwave non-thermal effect.
Key words :mass transfer enhancement; ic field; microwave irradiation; diffusion; coefficient
质量传递和热量传递一样,是自然界和工程应用中比较常见的过程之一,遍及工农业生产的各个领域,如生物组织对营养成分的吸收[1]、运动流体的对流传质[2]、陶瓷的烧结、各种干燥过程、物质的提取过程和化学反应过程等。在生产实践中,人们总是希望通过某些方法来提高基体内物质的输运速度,从而提高生产与实验过程的效率。这些方法有超声波强化[3-4]、电磁场强化和微波强化[5-7]等。目前研究表明,利用电磁场进行强化传质具有易控、省时、高效等特点,因此外场作用下强化传质的研究引起了许多实验与理论研究者的兴趣。目前国内外对外
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场作用下强化传质机理的研究还不够成熟,处于实验摸索阶段。若在外场作用下的强化传质机理研究能取得突破性的进展,即把握外场强化传质的规律,则对特定的物质就可以根据所得结论选择合适强度的外场进行强化传质,达到提高效率、节省能耗的目的。因此对外场强化传质机理的研究有利于基础理论的深入并为实验与生产提供指导。本文作者对电磁场作用下强化传质的一些研究进展作了比较详细地叙述,对实验与理论成果进行了总结。
1电场强化传质
在实验中,可以利用不同形式的电场实现质量传递的强化,如交变电场、脉冲电场、静电场和非均匀电场。不同电场的作用可能会在传质效率、能耗等方面产生差异。
对悬浮于电介质液体中的电介质气泡或液滴施加一个均匀稳定的电场时,就会在界面聚积电荷,电场与这些电荷的相互作用形成的切应力产生一个环流,这一环流会使气泡与周围液体之间的传热传质得到强化。以色列的Elperin 等[8]研究了在交变电场影响下,可溶电介质气体解吸附到停滞气泡的传热传质过程。数据计算表明在交变电场作用下,二氧化硫水溶液中停滞气泡的传质速率提高了
。他们也研究了在交变电场影响下,由溶质、液体电介质连续相和平稳流电介质球组成的三重系统中的传质过程。数值计算表明,在电场强度大小为E=2×104 V/m 的影响下,系统中的传质速度明显得到提高[9]。根据上述研究结果,稳定电场与电荷之间形成的力作用于传质界面,可以促进界面间的传质,而利用交变电场也可以达到同样的效果,说明交变电场下的传质过程强化不是由于带