液体形态对颗粒堆积型多孔介质传递特性的影响

发布时间：2017-10-22 12:33

  本文关键词：液体形态对颗粒堆积型多孔介质传递特性的影响

  更多相关文章： 多孔介质 微细观 形态 接触角 临界含湿率

【摘要】：多孔介质的热、质传递现象广泛地存在于自然界以及人类生活中,因此对多孔介质热、质传递特性的研究具有极大的工程应用背景和科学价值。目前,对含湿多孔介质的大部分研究主要是基于体积平均法,因而忽略了多孔介质内部微观结构影响。从微细观角度出发,对液体对含湿多孔介质的表观特征和宏观传输特性的影响机理进行深入研究,这将有助于进一步了解含湿多孔介质宏观性质的具体影响因素。目前,对含湿多孔介质导热方面的理论研究主要侧重于导热系数与含湿率、颗粒粒径、温度等关系的确定,实验方面主要侧重于研究导热系数随水分含量等因素的变化趋势,而很少从微细观角度研究水分对含湿多孔介质表观性质和宏观传输特性的影响机理。不同含湿率下,液体在含湿多孔介质内部呈现不同的状态,进而影响颗粒的聚集状态,最终对含湿多孔介质的表观性质和宏观传递特性产生影响。本文中选用玻璃珠模拟堆积颗粒性多孔介质,选用纯水、0.01mol/LNaCl和0.02mol/L KCl溶液为液相介质,利用CCD结合体式显微镜对含湿多孔介质内部的微观结构进行了观察,并测量了含湿试样在不同含湿率下的表观体积,利用Hot Disk热常数分析仪测量了不同含湿率下的含湿试样的导热系数,并采用两相电极法对含湿试样的电导率进行了测定。通过微细观观察实验发现,含湿率较低时液体在试样内部的主要存在形式为液桥,含湿率较高时液体主要以联通形式存在。试样内部液体形态及分布的演化,导致液体对颗粒的作用力发生变化,进而影响颗粒的聚集状态,最终导致含湿试样表观体积和导热系数的变化。另外,含湿试样电导率的增长速率在不同的含湿率阶段呈现出不同的趋势,低含湿率时增长缓慢,而高含湿率时急剧增大,这与液体在试样内部的存在形态紧密相关。反言之,除了微细观观察实验,也可以通过电导率的测试结果确定含湿多孔介质内部液体形态发生转换的临界含湿率。本文基于具体实验建立了理论模型,推导了液体形态发生转换的临界含湿率与液体在颗粒表面的表观接触角之间的函数关系,并通过理论计算结果与实验结果的比较,发现两者具有较好的一致性。
【关键词】：多孔介质 微细观 形态 接触角 临界含湿率
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 多孔介质9-15
• 1.1.1 多孔介质简介9-10
• 1.1.2 润湿中的参数10-11
• 1.1.3 含湿多孔介质的微观研究11-12
• 1.1.4 对多孔介质导热性质的研究12-15
• 1.2 电导率简介15-17
• 1.3 存在问题17
• 1.4 论文工作17-18
• 第2章 实验系统18-27
• 2.1 多孔介质试样及液相介质选择18
• 2.2 基本参数确定18-21
• 2.2.1 骨架密度18-20
• 2.2.2 孔隙率20
• 2.2.3 饱和度20-21
• 2.3 微观观察实验系统21-22
• 2.4 表观体积测量方法22
• 2.5 导热系数测试设备22-24
• 2.6 电导率测试系统24-25
• 2.7 接触角测量设备25
• 2.8 不确定度分析25-26
• 2.9 本章小结26-27
• 第3章 实验结果及分析27-44
• 3.1 水分形态及颗粒聚集状态随含湿率的变化27-31
• 3.2 含湿试样表观体积随含湿率的变化及分析31-35
• 3.3 含湿试样导热系数随含湿率的变化及分析35-39
• 3.4 含湿试样电导率随含湿率的变化及分析39-43
• 3.5 接触角测量结果43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 接触角与多孔介质临界含湿率44-49
• 4.1 接触角与临界含湿率的关系建立44-48
• 4.1.1 物理模型假设44-47
• 4.1.2 计算结果与实验结果的对比与验证47-48
• 4.2 本章小结48-49
• 第5章 结论49-50
• 参考文献50-56
• 致谢56-57
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张忠进，，郎敏;断电热线法测试材料导热系数的研究[J];东北电力学院学报;1995年04期

2 陈友昌;赵彩明;张辉;;关于砂土导热系数测试方法的研究[J];低温建筑技术;2007年03期

3 陈则韶,倪海涛,陈梅英;多孔介质等效导热系数的较高精度通用计算式[J];工程热物理学报;1991年03期

4 陈永平,施明恒;基于分形理论的多孔介质导热系数研究[J];工程热物理学报;1999年05期

5 胡雪蛟,杜建华,王补宣;液相饱和度对多孔介质稳态导热系数的影响[J];工程热物理学报;2001年S1期

6 刘善琪;李永兵;田会全;刘旭耀;朱伯靖;石耀霖;;含湿孔隙岩石有效热导率的数值分析[J];地球物理学报;2012年12期

7 ;Liquid bridge force between two unequal-sized spheres or a sphere and a plane[J];Particuology;2011年04期

8 王海波;杨平;何忠意;;孔隙率与饱和度对粉土导热特性的影响[J];南京林业大学学报(自然科学版);2012年02期

9 公维平,刘英义;多孔材料有效导热系数的试验研究[J];山东电力高等专科学校学报;1999年02期

10 刘海红;李玉星;王武昌;陈鹏;;天然气水合物颗粒间液桥力的理论研究[J];天然气工业;2013年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 傅国光;多孔性介质内传递与孔隙结构的耦合作用[D];清华大学;2004年

2 杨正羽;表面润湿对气—固分离过程颗粒堆积行为的影响及模型化研究[D];北京化工大学;2012年

本文编号：1078421