含氧燃料表面张力实验研究及黏度实验系统研制

发布时间：2017-11-02 21:25

  本文关键词：含氧燃料表面张力实验研究及黏度实验系统研制

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【摘要】：表面张力是描述流体气液界面现象的重要物理量,影响着流体界面传热、传质、沸腾换热和微缩通道的流动。黏度是流体重要的迁移性质,表征着流体分子的输运特性。表面张力和黏度是燃料重要的热物理性质,影响燃料的喷射、雾化、传热、存储稳定性和燃烧等过程,并对发动机的冷启动性、功率和排放特性产生重要影响。本文对课题组已有的悬滴法液体表面张力实验系统进行了改进。改进后的实验系统解决了原系统存在的结雾、液体外泄、针管液体回吸、本体调节难度大且调节时间长以及调节时影响两端加热筒位置,遮挡拍摄光线,从而无法拍摄高亮光下的液滴图像等问题。改进后的实验系统密封效果较好,便于调节,窗口结雾在10?15分钟即可消除,实验效率得到了有效提高。为了检验改进实验系统的可靠性和精确性,测量了正庚烷在温度范围为293.15?373.13 K的表面张力,拟合了计算方程并与文献值进行了比较,结果表明,绝大多数文献值与本文方程偏差均不超过±1%。通过不确定度分析,改进悬滴实验系统测量流体表面张力的扩展不确定度为0.44%(k=2)。利用改进的悬滴实验系统,测量了几种含氧燃料纯质及其二元混合溶液不同温度点下的表面张力,其中,纯质的温度范围为298.15?343.15 K,混合溶液的温度范围分别为298.15?343.15 K,298.15?333.15 K和303.15?318.15 K。这些结果填补了含氧燃料与烷烃混合物表面张力实验数据的空白,同时为清洁燃料基础研究及工程应用提供了数据支撑。研制了一套可测量黏度的动态光散射实验系统,包括实验本体、散射光路、温度控制系统和数据采集系统等。按不同体积分数制备了碳化硅/正庚烷、三氧化二铝/水、二氧化硅/水三种纳米流体并对其分散稳定性进行实验研究。利用动态光散射实验系统对稳定分散的二氧化硅/水纳米流体的粒径进行了测量,结果表明体积分数为0.0025%的二氧化硅/水纳米流体颗粒粒径实验值的最大偏差为0.513%,平均偏差0.351%,该动态光散射实验系统可满足液体黏度的测量。在此基础上,采用校准的二氧化硅颗粒稳定分散到己酸甲酯中对其黏度进行了实验研究。
【关键词】：表面张力 黏度 悬滴法 碳酸二甲酯 动态光散射
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK407.9
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 主要符号表8-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 表面张力测量方法现状13-19
• 1.2.1 表面张力理论简介13-14
• 1.2.2 表面张力测量方法简介14-18
• 1.2.3 表面张力测量方法的比较18-19
• 1.3 黏度测量方法现状19-20
• 1.3.1 黏度理论简介19-20
• 1.3.2 黏度测量方法比较20
• 1.4 本文的主要工作20-22
• 第二章 悬滴法液体表面张力实验系统的改进22-28
• 2.1 悬滴实验系统的改进22-25
• 2.1.1 原实验系统概述22-23
• 2.1.2 悬滴法实验系统的改进23-25
• 2.2 实验系统的检验25-26
• 2.3 实验系统不确定度分析26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 碳酸二甲酯/烷烃二元混合物表面张力的实验研究28-50
• 3.1 实验背景及意义28
• 3.2 碳酸二甲酯和烷烃纯质表面张力的实验研究28-33
• 3.3 碳酸二甲酯和烷烃二元混合溶液表面张力的实验研究33-47
• 3.4 本章小结47-50
• 第四章 动态光散射实验系统的研制50-68
• 4.1 光散射技术的发展史50-51
• 4.2 测量原理简介51-53
• 4.3 纳米颗粒的分散稳定性53-58
• 4.3.1 纳米颗粒分散稳定性概述53
• 4.3.2 纳米颗粒团聚成因及分散方法53-54
• 4.3.3 纳米流体的制备54-58
• 4.4 实验系统58-61
• 4.4.1 实验本体设计58
• 4.4.2 动态光散射实验系统58-61
• 4.5 实验过程61
• 4.6 实验系统检验61-66
• 4.7 实验系统不确定分析66-67
• 4.8 本章小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 工作总结68-69
• 5.2 工作展望69-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-78
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文78

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本文编号：1133253