脉动流场下非牛顿流体在波壁管内的质量传递特性

发布时间：2020-04-01 08:51

【摘要】：随着我国经济和工业的突飞猛进,能源短缺和环境污染成为了越来越重要且必须要面对的难题。在生物和化工等领域,换热设备的高效性和节能性越来越重要。本研究旨在为如何设计高效低耗的换热设备提供一些参考。流路作为热质传递装置的基本单元,前人对各类二维、三维的流路已经有大量研究。大量的实验和数值模拟结果表明,提高热质传递效率可以从改变流路形状、改善流体介质和改变流动状态入手。本文采用PIV和电化学的研究方法,在前人的基础上研究三维波壁管中非牛顿流体在脉动流场下影响质量传递强化的因素,主要考察了振动分率对流动形态和传质强化系数的影响。两种研究方法既相互补充又互相印证,找到了脉动流场下的最佳振动分率。本文主要内容如下:第一章主要对前人的研究成果进行了回顾,并将国内外相关的研究成果进行了总结。已有研究包括了二维和三维、定常流场和非定常流场、牛顿流体和非牛顿流体等,但鲜见波壁管中非牛顿流体在脉动流场下振动分率对传质效率的影响的研究。第二章介绍了实验室的概况及所用的实验仪器,阐述了PIV方法和传质实验中的电化学原理及方法。第三章给出了实验结果。在PIV实验中,固定净流动雷诺数Re_s和振动频率St数,研究了振动分率对流动结构的影响。实验结果表明,在P≤范围内,振动分率越大,流动结构越复杂,对应的传质效果越好;另外,在前人研究了振动频率St数对相位移动影响的基础上,本文研究了振动分率对相位移动的影响。结果表明,不同振动分率下相位移动几乎没有发生改变。在电化学传质实验中,同样固定净流动雷诺数Re_s和振动频率St数,研究更大范围内的振动分率对传质强化的影响。实验结果表明,在P≤范围内,振动分率越大,传质强化系数越大,即与PIV实验结果相一致;继续增大振动分率,当P=3时传质强化系数E达到最大值,当P3时,随着振动分率的增大传质强化系数E呈现减小的趋势,即得到最佳振动分率为P=3。第四章总结了本研究的成果。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O373

【参考文献】

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本文编号：2610232