本文關(guān)鍵詞：并行微通道中氣液兩相流分配特性及光測(cè)量的研究

  更多相關(guān)文章： 梳狀微通道 氣液兩相流 數(shù)量放大 模型 光測(cè)量

【摘要】：微化工技術(shù)是當(dāng)前化學(xué)工程學(xué)科前沿,經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展,已經(jīng)成為過(guò)程強(qiáng)化的典型方法。本論文著眼于多通道微反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相流的實(shí)驗(yàn)研究,采用廉價(jià)易得的內(nèi)徑為0.5 mm的毛細(xì)管制作了并行微通道反應(yīng)器,并利用該裝置進(jìn)行了并行微通道內(nèi)空氣-水兩相流的流動(dòng)實(shí)驗(yàn)。本工作旨在探求新型的微通道數(shù)量放大模式和流體分配規(guī)律,為微反應(yīng)器的工業(yè)應(yīng)用奠定理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)證明了毛細(xì)管制作并行微通道的可行性,并有效利用該裝置進(jìn)行了空氣-水兩相流的實(shí)驗(yàn)研究和建模計(jì)算。實(shí)驗(yàn)設(shè)定氣液兩相的進(jìn)口體積流速為1~20mL/min,并保持兩相流速相同以生成氣泡尺寸均一的Taylor流。并行子通道內(nèi)的流型可以分為兩個(gè)流區(qū),分別是氣泡流和兩相分離區(qū),其中,微通道內(nèi)為氣泡流時(shí),流動(dòng)比較穩(wěn)定,氣液尺寸參數(shù)比較均勻;相分離區(qū)內(nèi)由于主通道內(nèi)流動(dòng)方向改變形成的渦流影響,流動(dòng)十分不穩(wěn)定。而且,體積流速越大,兩相分離區(qū)所占通道個(gè)數(shù)越多。為更好地描述和預(yù)測(cè)并行通道內(nèi)該流型的狀況,采用體積衡算和壓強(qiáng)計(jì)算的方式,對(duì)該梳狀并行微通道進(jìn)行了建模過(guò)程,計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況符合很好,并通過(guò)簡(jiǎn)單的參數(shù)比較可以確定理想的實(shí)驗(yàn)操作區(qū)間。此外,本論文也報(bào)道了一種簡(jiǎn)便的新型光測(cè)量系統(tǒng)的搭建和測(cè)量實(shí)驗(yàn)。該檢測(cè)系統(tǒng)基于紅外光穿過(guò)不同介質(zhì)時(shí)由于透過(guò)率差異而接收光強(qiáng)不同的原理,采用多條光纖安裝于通道上方,成功應(yīng)用于微通道內(nèi)氣液流動(dòng)的氣泡長(zhǎng)度、流速和相含率測(cè)量,并且該方法高效可靠。
【關(guān)鍵詞】：梳狀微通道 氣液兩相流 數(shù)量放大 模型 光測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ021
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-30
• 1.1 微反應(yīng)器的概述10-15
• 1.1.1 微反應(yīng)器的尺寸10-11
• 1.1.2 微反應(yīng)器的特點(diǎn)11-12
• 1.1.3 微反應(yīng)器的制作12-13
• 1.1.4 微反應(yīng)器的應(yīng)用13-15
• 1.2 微通道反應(yīng)器的研究方法15-19
• 1.2.1 實(shí)驗(yàn)方法15-16
• 1.2.2 數(shù)值模擬方法16-17
• 1.2.3 模型方法17-19
• 1.3 微通道內(nèi)氣液兩相流的研究19-25
• 1.3.1 單通道內(nèi)氣液兩相流的研究20-22
• 1.3.2 通道結(jié)構(gòu)對(duì)氣液兩相流的影響22-23
• 1.3.3 多通道內(nèi)氣液兩相流的研究23-24
• 1.3.4 微通道內(nèi)氣液兩相流穩(wěn)定性研究24-25
• 1.4 微反應(yīng)器放大的研究25-27
• 1.4.1 微反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)層次25-26
• 1.4.2 微反應(yīng)器數(shù)量放大策略26
• 1.4.3 微反應(yīng)器放大實(shí)例26-27
• 1.5 微通道反應(yīng)器的研究現(xiàn)狀及展望27-29
• 1.6 課題的提出及主要工作29-30
• 第二章 梳狀微通道內(nèi)氣液兩相流的實(shí)驗(yàn)研究30-41
• 2.1 研究目標(biāo)及準(zhǔn)備工作30-32
• 2.1.1 研究目標(biāo)31
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)體系及條件的選擇31-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置及流程32-35
• 2.2.1 梳狀微通道的制作32-33
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑33-34
• 2.2.3 檢測(cè)手段34
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)流程34-35
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析35-41
• 2.3.1 圖片處理方法35-37
• 2.3.2 氣液柱尺寸37-38
• 2.3.3 流體速度38-39
• 2.3.4 氣液分布39-41
• 第三章 梳狀微通道內(nèi)氣液兩相流的模型化研究41-51
• 3.1 流型分區(qū)41-42
• 3.2 主通道內(nèi)氣液柱參數(shù)42-43
• 3.3 主要假定43
• 3.4 主要計(jì)算43-45
• 3.4.1 膜厚的計(jì)算43-44
• 3.4.2 氣液柱流動(dòng)中的體積守恒44
• 3.4.3 體積流速的衡算44-45
• 3.4.4 微通道進(jìn)口處的壓力衡算45
• 3.5 計(jì)算過(guò)程及結(jié)果45-47
• 3.6 對(duì)操作條件的預(yù)測(cè)47-51
• 3.6.1 操作下限47-49
• 3.6.2 操作上限49
• 3.6.3 操作條件的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證49-51
• 第四章 微通道的光測(cè)量系統(tǒng)51-58
• 4.1 檢測(cè)原理與實(shí)現(xiàn)51-53
• 4.2 器件選購(gòu)及系統(tǒng)搭建53-56
• 4.2.1 器件選購(gòu)53-54
• 4.2.2 系統(tǒng)搭建過(guò)程54-56
• 4.3 光測(cè)量系統(tǒng)效果評(píng)價(jià)56-58
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置及流程56
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析56-58
• 第五章 結(jié)論及展望58-60
• 5.1 結(jié)論58
• 5.2 展望58-60
• 主要符號(hào)說(shuō)明60-62
• 參考文獻(xiàn)62-71
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明71-72
• 致謝72-73

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