Coupled two-phase mass transfer to spherical drops — Trace gas absorption and oxidation by a single drop

Authors


Abstract

Mass transfer across gas and liquid boundary layers into the core of drops with liquid phase first order chemical reaction has been analyzed for spherical drops in the Reynolds number range of 50 < Reg < 400. The realistic and computationally efficient simulation of this gas absorption system is applicable in a variety of engineering fields including gas-liquid mass transfer in drops and sprays.

The present paper deals with the fluid mechanics and mass transfer with chemical reaction of a single drop. In computer experiments good predictive agreement has been achieved with measured data. The theoretical results were generalized to show the influence of three major system parameters: Peclet number Peg or Pel Damköhler number Da and the distribution coefficient at the gas-liquid interface, M, on mass transfer and to demonstrate the importance of coupled gas- and liquid-phase resistances to gas absorption under practical conditions.

Abstract

On a analysé le problème du transfert de matière au travers des couches limites gazeuse et liquide, vers l'intérieur d'une goutte avec une réaction chimique de premier ordre dans la phase liquide, pour des gouttes sphériques et pour des nombres Reynolds 50 < Reg, < 400. Une simulation réaliste et efficace en termes de calcul, de ce système d'adsorption gazeuse est d'intérêt pour toute une variété de domaines du génie incluant le transfert de matière gaz-liquide dans les systèmes à gouttes ou à jets.

L'article traite de la mécanique des fluides et du transfert de matière avec réaction chimique dans une goutte unique. Dans les essais de calcul, on a obtenu un bon accord entre les prédictions et les valeurs mesurées. On généralise les résultats théoriques afin de montrer l'effet des trois paramètres majeurs du système: le nombre de Peclet Peg, ou Pel, le nombre de Damkhöler Da et le coéfficient de distribution à l'interface gaz-liquide M, sur le transfert de matière et pour montrer l'importance du couplage des résistances de la phase gazeuse et de la phase liquide pour l'adsorption du gaz dans les conditions de la pratique.

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