化工数学上机作业

发布 2022-08-28 16:04:28 阅读 4209

最大泡压法测表面张力。

第一章前言。

随着学科间的不断渗透,表(界)面问题,如界面吸附、微乳、界面反应、胶束等在化学工程领域中的重要作用,日益被更多的人们所认识。尤其是物质表(界)面动态吸附问题,是界面电性质、界面润湿性、乳化、界面瑞动以及泡沫分离、浮选、结晶、脱油和破乳粗粒化技术等的基础。因此,研究表面活性剂溶液动态表面张力的测定,掌握物质界面动态吸附机理,在理论及实际应用上均是非常必要的。

目前,测定溶液表面张力常见的方法有毛细波法、喷射法、最大饱压法、流板法、钟法、波脉动法等。相比之下,最大泡压法具有装置简单、测定准确、数据重现性好、可测的表面寿命范围较宽等优点。根据adam和bashforth关于溶液毛细上升理论,sugden首先提出了最大泡压法,它是一种涉及新形成气液表面的准动态法,先是被用于研究溶液静态表面张力,尤其是测定不易接近的液体(如高温熔融状金属液体)的表面张力。

kraht,则首先采用最大泡压法测定了表面年龄》0.2秒的溶液表面张力。随后,austin等人进一步采用闪光测频仪确定气泡释放的频率,使可测的表面年龄下限降至0.

01秒左右。七十年代,kloubek就最大泡压法中如何确定气液表面的有效时间问题,提出了相应的理论,并报道了实验结果。值得一提的是,这些前人的工作,均是建立在sugden的理论基础上,最大泡压法实验装置的主要部分是相同的。

近年来,一些作者采用压力传感器信号自动检测处理系统,测定最大泡压法中毛细管管端气泡从生长到释放过程中管腔内气体压力的变化,进而确定表面张力,以求提高表面张力数据的测定精度。

泡沫分离技术是近几十年发展比较快的的新兴分离技术,通常把凡是利用气体在溶液中鼓泡,以达到分离或浓缩的这类方法,总称为泡沫分离技术。

泡沫分离是根据表面吸附的原理,借助鼓泡使溶液中的表面活性物质聚集在气/液界面,随气泡上浮至溶液主体上方,形成泡沫层,将泡沫和液相主体分开,从而达到浓缩表面活性物质(在泡沫层),净化液相主体的目的。从液相主体中浓缩分离的既可以是表面活性物质,也可以是能与表面活性物质相互亲和的任何溶质,比如金属阳离子、蛋白质、酶、染料等等。另外,一些固体粒子(沉淀微粒或矿石小颗粒),也可以被表面活性物质吸附,从溶液中分离出来。

泡沫分离必须具备两个基本条件,首先,所需分离的溶质应该是表面活性物质,或者是可以和某些活性物质相络合的物质,它们都可以吸附在气/液界面上;其次,富集质在分离过程中借助气泡与液相主体分离,并在塔顶富集。因此,它的传质过程在鼓泡区中是在液相主体和气泡表面之间进行,在泡沫区中是在气泡表面和间隙液之间进行。所以,表面化学和泡沫本身的结构和特征是泡沫分离的基础。

基于上述情况,以泡沫分离过程开发为背景,在本文中我们用最大泡压法研究液体的表面张力,以期确定表面活性剂气一液表面吸附动力学参数,进行泡沫分离塔的设计和放大,并为进一步研究表(界)面问题打下基础。

组内成员分工。

组长:张怡——模型建立(双曲线模型)

组员:王易卓——模型建立(对数模型)

边亚微——前言。

黄丽川——求解编程。

陶莎——求解汇图,汇总生成最后报告。

第二章模型建立。

表面张力与乙醇浓度关系σ=f(c)选用模型σ=a+b㏑c…(*来拟合,原始数据如下:

表中其中σ值由纯水(c=0)做参照,根据δpmax=2*σ/r求得r,在再依次求各组σ。

表面张力与浓度散点图。

根据散点图可知,可选择双曲模型,以及对数模型。

第三章求解。

将(*)线性化,设y=σ、x=㏑c,ab值由最小二乘法求得。最小二乘法所用数据如下:

数据处理如下:平均值=0.403395, =0.048094

b==-0.028494/2.195482=-0.012978

a=-b=0.048094-(-0.012978)*0.403395=0.053329

x与y线性相关系数:

r==-0.028494/=-0.93391

故σ=0.53329-0.012978㏑c

由该式算得:

非线性模型相关指数:

1-=1-5.46e-05/0.000424=0.871266

选择双曲线模型。

令x=,y= ,则可以转化为,根据最小二乘法:

b===5.35730688

a==25.8793527

25.8793527-5.35730688x,即。

xy相关系数检验。

相关指数检验。

程序清单如下:

第一种模型:对数模型。

*方程整理得:y=a+bx;

设:x=lnc,y=σ;

采用二元线性方程的最小二乘法求得a b*/

#include <>

#include <>

const int num=6;

double l(double *x1,double *x2);

void main()

//设定数值。

const double c[num]=;

const double q[num]=;

double y[num],x[num];

double a,b;

double s_y=0,s_x=0,**e_y,**e_x;

for(int i=0;i

**e_y= s_y /num;

**e_x= s_x/num;

/求解a、b、c。

double lxx=l(x,x);

double lxy=l(x,y);

double lyy=l(y,y);

b=lxy/lxx;

a=**e_y-b***e_x;

cout<<"a="

t1=lxx*lyy;

t2=sqrt(t1);

r=lxy/t2;

cout<<"方程为:y="

/定义l。double l(double *x1,double *x2)

double m(0),n(0),k(0);

for(int i=0;i

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