Absorption von binären Gasblasen in einer Flüssigkeit mit unterschiedlicher Löslichkeit für die Gaskomponenten

Zusammenfassung Es wird die Absorption einer Einzelblase betrachtet, die aus zwei Gasen A und B besteht, wobei die Flüssigkeit in der Umgebung der Blase A und B in konstanten Konzentrationen enthält.Unter vereinfachten Bedingungen wird das gekoppelte System der Komponentenkontinuitätsgleichungen der Stoffe A und B in der näheren Umgebung der Blase numerisch gelöst. Es werden ausschließlich Fälle betrachtet, in welchen A sehr viel löslicher als B ist.Es stellt sich heraus, daß der Molenbruch an A in der Blase nach einem Anlauf einem stationären Wert zustrebt, der in der Regel nahe am Gleichgewichtswert für A liegt. Wenn dieser stationäre Wert erreicht ist, nimmt die Blasenoberfläche mit konstanter Geschwindigkeit ab oder zu, wobei diese Geschwindigkeit wesentlich von der Löslichkeit von B abhängt.Anhand einiger Beispiele wird dargestellt, in welcher Weise die Verläufe von Blasendurchmesser und-inhalt von den Stoffwerten und den Umgebungs- und Anfangsbedingungen abhängen.

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Absorption of a single two-component-bubble into liquid

The absorption of a single two-component-gas bubble is considered, the liquid in the vicinity of the bubble containing both gases A and B with constant concentrations. The system of the component continuity equations for A and B in the vicinity of the bubble is solved numerically under simplified conditions. The solubility of A is supposed to be much more important than that of B.It appears, that the mole fraction of A in the bubble tends towards a steady state value which is near its equilibrium value. When this steady state composition is established, the rate of variation of the bubble area becomes constant and depends mainly on the solubility of the less soluble gas B.Some examples show the influence of physical properties, boundary and initial conditions on the variation of the bubble diameter and composition with time.

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Bezeichnungen d Durchmesser - p_i Partialdruck der Komponente i - p Gesamtdruck - r Radialkoordinate - r*=r/R dimensionslose Radialkoordinate - t Zeit - x_i Molenbruch von i in der Flüssigkeit - x _i ^* Sättigungsmolenbruch von i - y_i Molenbruch von i in der Blase - y _i ^* Molenbruch von i in der Blase, der mit im Gleichgewicht stünde - Fourier-Zahl - H_i Henry-Koeffizient für i - R Blasen-Radius - R₀ Anfangsblasenradius - R*=R/R₀ -- - R_außen äußerer Radius der Grenzschicht - Sh Sherwood-Zahl - -- - -- - _Li Diffusionskoeffizient von i in der Flüssigkeit - -- - Molardichte Indices außerhalb der Grenzschicht - A leichter lösliches Gas - B schwerer lösliches Gas - G Gas - L Flüssigkeit