高zeta电势下多孔聚合物膜内非牛顿流体电渗流动

发布时间：2021-07-27 11:49

　　为了提高电渗泵中流体控制输送技术,研究了高zeta电势下非牛顿流体在多孔聚合物膜中的电渗流动,提出了改善电渗泵性能的理论手段。假设多孔聚合物膜为直圆柱形孔阵列,利用幂律流体本构模型和柯西动量方程推出圆柱型单孔内的电渗流模型;假设多孔聚合物膜上的孔径分布服从高斯分布,将多孔聚合物膜上的电渗流量视为流变指数、多孔膜几何参数、电解质浓度、外加电压和zeta电势等参数的函数,计算了不同参数下的流量,预测了以非牛顿流体为工作介质的电渗泵的性能。 

【文章来源】：广东石油化工学院学报. 2020,30(03)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

多孔聚合物膜的中单个微孔结构

2 结果与讨论孔介质内幂律流体电渗流流量的相关参数取值如下:电解质溶液离子浓度为n=NAc。kb = 1.38×23 J · (mol·K)-1,ρm = 1000 kg·m-3,m = 9×10-4 Nm-2sn,εr=80,ε0=8.85×10-12 C2·(J·m)-1,T = 293 K。微孔孔隙半径的平均值Rm= 1.02 μm,微孔孔隙半径的最小值和最大值分别为0.8 μm和1.2 μm。多孔薄膜的面积为 2.5 mm2。为了验证多孔薄膜电渗流模型的准确性,现有模型为将式(9)得到的牛顿流体通过多孔聚合物膜的电渗流流量与文献[6]给出的实测流量进行了对比(见图2)，结果证明了本文模型的合理性。

孔介质内幂律流体电渗流流量的相关参数取值如下:电解质溶液离子浓度为n=NAc。kb = 1.38×23 J · (mol·K)-1,ρm = 1000 kg·m-3,m = 9×10-4 Nm-2sn,εr=80,ε0=8.85×10-12 C2·(J·m)-1,T = 293 K。微孔孔隙半径的平均值Rm= 1.02 μm,微孔孔隙半径的最小值和最大值分别为0.8 μm和1.2 μm。多孔薄膜的面积为 2.5 mm2。为了验证多孔薄膜电渗流模型的准确性,现有模型为将式(9)得到的牛顿流体通过多孔聚合物膜的电渗流流量与文献[6]给出的实测流量进行了对比(见图2)，结果证明了本文模型的合理性。施加在多孔聚合物膜上的电压所产生的库仑力是电渗泵应用中的驱动力，图3描述了不同流体总流量随外加电压的变化规律(c=0.01 mol/m3，ζ=0.1V,L=20μm，=0.05)。以电压为10 V时的总流量对总流量进行无量纲化，幂律电渗流通过多孔聚合物膜的总流量随外加电压的增加而增加，该现象对剪切变薄流体更加明显。对于剪切变厚流体，流速随流变指数的增加速率小于剪切变薄流体。


本文编号：3305725