非牛顿流体中CO 2 气泡运动及传质规律研究

发布时间：2021-10-11 06:09

　　气液两相流广泛存在于大自然,工业和人类生活中,研究气泡在液相中的上升行为及传质规律对相关工艺过程效率提高及能耗降低具有重要指导意义。由于幂律流体复杂的流变特性,可溶性气泡在幂律流体中的上升行为和传质规律更加复杂,因此,关于可溶性单CO₂气泡在剪切稀化幂律流体中的上升行为和传质规律需要进一步研究。本文主要研究内容如下:（1）利用高速摄影技术和数字图像处理技术研究清水和不同质量分数CMC水溶液（剪切稀化幂律流体）中单CO₂气泡的上升行为,考察气泡尺寸和溶液流变特性对气泡上升行为的影响规律。研究发现,清水中气泡尺寸、形状以及运动速度波动较为剧烈,同时气泡在上升过程中呈之字形摆动的运动趋势。在CMC水溶液中气泡形状和运动速度较为稳定,气泡在上升过程中的直径随传质过程的进行逐渐减小;CMC水溶液较高的表观粘度限制了气泡的运动行为,因此在CMC水溶液中,气泡基本呈直线型上升的运动趋势。引入Re、Mo、We无量纲数表征CMC水溶液中气泡的受力,拟合结果表明关联式能较好的描述单CO₂气泡在非牛顿流体中的运动和变形状况。（2）结合气泡上升... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 气泡生成和上升行为的研究进展
        1.2.1 气泡的生成
        1.2.2 气泡的形状演变
        1.2.3 气泡的运动轨迹
        1.2.4 气泡的运动速度变化
    1.3 气液两相传质规律
        1.3.1 传质理论
        1.3.2 相际间传质模型
        1.3.3 气泡传质规律研究进展
    1.4 气液两相流的研究手段
        1.4.1 实验测量
        1.4.2 数值模拟
    1.5 过往研究工作的总结
    1.6 本文研究内容
2 实验研究
    2.1 实验装置
        2.1.1 进气系统和图像采集系统
        2.1.2 升降平台和同步触发装置
    2.2 实验流体
        2.2.1 羧甲基纤维素钠简介
        2.2.2 CMC水溶液的配置
        2.2.3 CMC水溶液的物性参数及流变参数
    2.3 实验方案及流程
    2.4 气泡上升运动参数测量
        2.4.1 高速摄影技术
        2.4.2 数字图像技术
    2.5 基于实验的气泡传质系数kL计算
    2.6 本章小结
3 CO_2气泡的上升行为及运动规律研究
    3.1 气泡的初始直径
    3.2 气泡直径随时间的变化
    3.3 气泡形状随上升路径的变化
    3.4 气泡上升的运动轨迹
    3.5 气泡水平速度随上升路径的变化
        3.5.1 气泡尺寸对气泡水平速度的影响
        3.5.2 溶液流变学特性对气泡水平速度的影响
    3.6 气泡上升速度随时间的变化
        3.6.1 气泡尺寸对气泡上升速度的影响
        3.6.2 溶液流变学特性对气泡上升速度的影响
    3.7 气泡运动的无量纲数相关性分析
    3.8 本章小结
4 CO_2气泡的传质规律研究
    4.1 单CO_2气泡传质系数k_L的变化规律
        4.1.1 气泡尺寸对气泡k_L的影响
        4.1.2 溶液流变学特性对气泡k_L的影响
    4.2 气泡的界面状态
        4.2.1 单CO_2气泡k_L实验值与理论值的比较
        4.2.2 气泡的临界直径
        4.2.3 界面活动性对气泡传质行为的影响
    4.3 CO_2气泡在液相中的传质总量
    4.4 气泡传质的无量纲数相关性分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3429937