平行微通道内气液两相流相分配特性的实验研究

发布时间：2017-11-01 07:44

  本文关键词：平行微通道内气液两相流相分配特性的实验研究

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【摘要】：20世纪末,为满足高新科技发展及绿色节能的需要,微化工技术便以其灵活、高效、快速以及高度集成的优点引起了相关研究者的广泛关注。作为微化工技术研究与应用的基础,有关微通道内气液两相流动行为相关的研究报道更是层出不穷。但目前国内外的研究多集中于直管与分歧管单通道,而对于气液两相流在平行微通道中的研究则鲜有文献报道。然而,在工业运用中,单个微通道则远远不能满足我们的实际需求,譬如,微反应器中反应元件的集成、微型电子设备的冷却等等,都是在平行微通道中进行的。另一方面,相比于直管和分歧管单通道,更显著的两相重新分配现象将会发生在气液两相流经平行微通道的时候,造成气液两相的比例在各支管与主管中严重不一致,直接影响了设备的高效运行。鉴于此,本文以主管和侧支管水力直径分别为0.6mm和0.4mm的平行微通道作为研究对象,对氮气—SDS水溶液两相流在平行微通道内的相分配行为进行了一系列实验研究。实验在常温常压(25℃,100kPa)下进行,在由透明有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯,英文名称PMMA)加工而成的平行微通道内,利用由高速摄影仪及莱卡显微镜所组成的高速记录系统,对微通道内的气液两相流动状况进行可视化观察,结果发现各平行侧支管内存在比较严重的气液两相分配不均现象。为了进一步研究其机理,本文通过改变入口流型条件、流体物性、平行侧支管数量以及微通道壁面润湿性,进而考察多种因素对平行微通道内气液两相流相分配特性的影响。根据实验过程中得到的数据,我们以支管序号数作为横坐标,以侧支管气(液)相采出分率作为纵坐标,分别绘制给定实验条件下各侧支管内的气(液)两相分配结果图,经分析对比发现:(1)平行微通道内气液两相分配显著地受微通道入口流型的影响;(2)平行微通道支管数对气液两相流的相分配情况影响明显,但影响程度因微通道入口流型而异;(3)微通道的壁面润湿性对气液两相流的相分配影响显著。
【关键词】：平行微通道 气液两相流 相分配 可视化
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ021.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 微通道概述11-13
• 1.2.1 微通道尺度划分12
• 1.2.2 尺度效应12-13
• 1.3 微通道内气液两相流13-16
• 1.3.1 气液两相流概述13
• 1.3.2 两相流基本参数13-16
• 1.4 微通道内气液两相流研究现状16-25
• 1.4.1 气液两相流型研究17-24
• 1.4.2 微通道分歧管内气液两相相分配特性研究24-25
• 1.5 论文工作的提出25-26
• 第二章 实验系统26-31
• 2.1 实验装置系统26-28
• 2.2 实验步骤28-29
• 2.3 实验工质29
• 2.4 数据处理29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 氮气-SDS水溶液在四支管平行微通道内的气液两相相分配特性31-39
• 3.1 实验方法31-32
• 3.2 实验流体32-33
• 3.3 实验结果与讨论33-37
• 3.3.1 入口流型观察33-34
• 3.3.2 气液两相进口流率对相分配的影响34-37
• 3.4 本章结论37-39
• 第四章 氮气-SDS水溶液在三支管平行微通道内的气液两相相分配特性39-48
• 4.1 实验流体39
• 4.2 实验点的选取39
• 4.3 实验结果与讨论39-47
• 4.3.1 气液两相进口流率对两相分配的影响39-43
• 4.3.2 微通道支管数对气液两相分配的影响43-47
• 4.4 本章结论47-48
• 第五章 气液两相流在亲水性平行微通道内相分配特性的实验研究48-58
• 5.1 实验流体48
• 5.2 实验点的选取48
• 5.3 实验结果与讨论48-56
• 5.3.1 气液两相进口流率对两相分配的影响48-51
• 5.3.2 微通道内壁亲水性对气液两相分配的影响51-56
• 5.4 本章结论56-58
• 结论58-60
• 参考文献60-66
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果66-67
• 致谢67-68
• 答辩委员会对论文的评定意见68

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本文编号：1125895