氮气氧气在溶气水中的溶解过程研究

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1、第2O卷第4期西安文理学院学报(自然科学版)VoI．20No．42017年7月JournalofXi’anUniversity(NaturalScienceEdition)Ju1．2017文章编号：1008-5564(2017)04-0087-05氮气氧气在溶气水中的溶解过程研究韩健(中煤科工集团西安研究院有限公司，西安710077)摘要：在气浮工艺中，不同气源对溶气水的溶解量及溶解过程都不相同．针对氮气、氧气两种气体在溶气水中溶解量的差异，首先探讨了氮气、氧气分子结构的差异对其溶解的影响；其次，介绍

2、了气体在水中的两种溶解形式：间隙填充和水合作用．提出有效间隙度的概念，利用氧气和氮气各自的有效间隙度，以及氮气、氧气的水合常数，运用Matlab进行一系列拟合计算，得出氮气、氧气在不同温度下以两种形式溶解的量的变化规律．最后，分析了温度变化引起溶气水中间隙填充和水合作用量的变化的原因．关键词：溶解；间隙填充；水合作用；气浮；溶气水中图分类号：TQ116．2文献标志码：AStudyontheDissolutionProcessofOxygenandNitrogeninDissolvedWaterHANJ

3、ian(Xi’anResearchInstitute，ChinaCoalTechnologyandEngineeringGroup，Xi’an710077，China)Abstract：Intheairflotationprocess，thedissolutionanddissolutionprocessofdissolvedgasaredifferentindifferentgassources．Accordingtothedifferenceofsolubilityofnitrogenandoxy

4、geninwater，theaffectofthedifferenceofmoleculestructuresbetweennitrogenandoxygenontheirsolubilityinwaterwasdiscussedinthispaper．Secondly，twokindsofgasdissolvedinwaterareintroduced，andtheyaregapfillingandhydration．Theconceptofeffectivegapde—greewaspropose

5、d，andbyusingtheeffectivegapdegreesandhydrationcoeficientofnitrogenandoxygen，thechangerulesofthedissolvedamountofoxygenandnitrogenbyeachtypeofdissolutionatdifferenttemperaturewereobtainedthroughaseriesofdatafittingcalculationbyusingMatlab．Finally，thereas

6、onforthechangeoftheamountofgapfillingandhydrationingas—solublewatercausedbytemperaturechangewasalsoanalyzed．Keywords：dissolution；gapfilling；hydration；airfloatation；dissolvedwater随着气浮技术应用的日益广泛，如何让溶气过程变得高效，让气浮效果和能耗达到最优便成了一个现实问题．现在对于溶气水溶解问题的相关文献资料甚少，如何让气体有

7、效溶解的问题没有得到解决，进行气体溶解机理方面研究就显得尤为重要．在气浮工艺中，气体在压力溶气罐中的溶解过程属于气体收稿日期：2017-04—18作者简介：韩健(1989一)，男，陕西西安人，中煤科工集团西安研究院有限公司助理工程师，硕士，主要从事煤矿安全设备的设计研究．88西安文理学院学报(自然科学版)第20卷的传质学，理论上在水中溶解气体的量越多，当溶气水释放压力后，同样释放条件下所得到的微气泡的数量也就越多，进而气浮效果越好．现在的气浮工艺都采用空气为气源，空气主要成分是氮气和氧气，这就会在溶气

8、水的制备环节产生一系列的问题．例如，低溶解度气体组分的富集，导致溶气效率低下，大大影响气浮效果；但如果采用单组份气体作为气源，可以在同样条件下溶解更多量的气体，从而增大气浮0●0●0效率，提高气浮效果．氮气和氧气都是难溶于水的非极性气体，但它们在水中的溶解度却相差一倍还●多0．●o●0●000为了探究氮气氧气溶解过程的机理，本文对氮气氧气在溶气水中的溶解形式即间隙填充和水合作用进●0●0●行了分析，对每种溶解方式的量进行比较计算，得到了不同温度下两种单组