Critical Experiments on the Role of Surface Tension Driven Flow in the Kinetics of Oxygen Transfer Between Gases and Liquid Silver

Author: Herbertson J. G.   Robertson D. G. C.   Bradshaw A. V.  

Publisher: Maney Publishing

ISSN: 0008-4433

Source: Canadian Metallurgical Quarterly, Vol.22, Iss.1, 1983-01, pp. : 1-8

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Abstract

The kinetics of oxygen transfer between gases and liquid silver were studied at oxygen partial pressure of 0.0–1.0 atm. Three experimental systems were used. The first involved the impingement of a gas jet at the free surface of a 17 kg molten silver bath, using pure oxygen and oxygen-diluent gas mixtures at 1 atm. total pressure. The jet momentum was varied in the range 0.0-0.25 N and the lance height was 0.1 m.The second involved an unstirred 0.019 kg melt in oxygen-diluent gas mixtures at 1 atm, total pressure. The kinetics of oxygen transfer were measured by gravimetry. The third system also used gravimetry but was operated at reduced total pressure. This permitted critical experiments to elucidate the role of surface tension driven flow in absorption and desorption.For the conditions studied the kinetics were controlled by mass transfer in the liquid and/or gas phases. During desorption with oxygen-diluent gas mixtures, surface tension driven convection developed spontaneously, whereas during absorption the interface was positively stabilised. The observations were consistent with theoretical predictions which are supported by a body of experimental evidence from low temperature systems.RésuméLes cinétiques du transfert d'oxygène entre phases gazeuses et argent liquide ont été étudiées pour des pressions partielle.s d'oxygène comprises entre 0.0 et 1.0 atm. Trois types d'expériences ont été réalisées:La première consiste en un souffiage d'oxygène pure ou diluée, à pression atmosphérique, sur la surface libre d'un bain contenant 17 kg d'argent liquide. La lance est fixée à 0.1 m de la surface du bain alors que la poussée du gaz est ajustée entre 0.0 et 0.25 N. La seconde s'eifectue à l'aide d'un bain de 0.019 kg d'argent liquide et de mélanges gazeux dilués en oxygène à pression totale de 1.0 atm. Les cinétiques de transfert d'oxygène furent mesurées par gravimétrie. Le troisieme système aussi fait appel à la gravimétrie, mais les expériences furent dans ce cas conduites a pression réduite. Ces expériences ont permis d'elucider le rôle de l'ecoulement engendré par la tension superficielle lors de l'absorption et de la désorption.Pour les conditions etudiées les cinétiques étaient controlées par le transfert de masse dans le liquide et/ou les phases gazeuses. Lors de la désorption avec des mélanges gazeux dilués en oxygène, la convection engendrée par la tension de surface se développe spontanément, alors que pour l'absorption l'interface se stabilise. Ces observations sont en accord avec les prédictions théoriques, déja confirmées par bon nombres d'expériences menées sur des systèmes à basse température.