深度除濕或微量濕度調(diào)控在材料制備加工、化工及微電子等行業(yè)都有十分重要的技術(shù)需求。利用微通道快速擴(kuò)散的特點(diǎn),耦合銅納米線對(duì)低濕空氣進(jìn)一步除濕。對(duì)銅納米線深度除濕過程進(jìn)行了紅外光譜研究,證實(shí)了銅納米線物理吸附深度除濕的微觀機(jī)理,在此基礎(chǔ)上考察了入口濕度、操作溫度、流動(dòng)雷諾數(shù)及停留時(shí)間對(duì)除濕效果的影響,結(jié)果表明操作溫度及流動(dòng)雷諾數(shù)的降低和停留時(shí)間的增加將顯著提升銅納米線的深度除濕能力。利用冷凝相變的方式初步降低氣體濕度,構(gòu)建了"冷凝相變-銅納米線吸附"的深度除濕系統(tǒng),通過工藝參數(shù)的控制,實(shí)現(xiàn)了將相對(duì)濕度降至0.1%以下的深度除濕。 

【文章來源】：高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào). 2020,34(01)北大核心

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通道參數(shù)及實(shí)物圖Fig.3Parametersanddigitalpicturesofthemicrochannels140

第34卷第1期楊云峰等：微通道內(nèi)銅納米線深度除濕實(shí)驗(yàn)研究47將光滑銅表面冷凝相變除濕系統(tǒng)作為銅納米線表面吸附除濕系統(tǒng)的前處理系統(tǒng)，二者相結(jié)合最終構(gòu)成3.3節(jié)中的冷凝相變-銅納米線吸附梯級(jí)除濕系統(tǒng)，全流程圖如圖4所示。2.3實(shí)驗(yàn)操作流程實(shí)驗(yàn)操作流程簡述如下：實(shí)驗(yàn)開始前，先對(duì)除濕系統(tǒng)進(jìn)行加熱再生，向除濕系統(tǒng)中通入干燥氮?dú)庥糜谙到y(tǒng)再生；利用露點(diǎn)檢測系統(tǒng)測量出口氣體露點(diǎn)，當(dāng)露點(diǎn)測量值低于50℃時(shí)，認(rèn)為系統(tǒng)已完全再生。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，通過溫度控制系統(tǒng)對(duì)除濕系統(tǒng)進(jìn)行降溫，期間向除濕系統(tǒng)中通入干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)，待溫度降至所需操作溫度時(shí)，濕空氣發(fā)生系統(tǒng)開始向除濕系統(tǒng)中通入實(shí)驗(yàn)所需濕空氣，利用露點(diǎn)檢測系統(tǒng)檢測除濕后氣體露點(diǎn)，計(jì)算得到氣體相對(duì)濕度。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.1除濕過程機(jī)理研究實(shí)驗(yàn)利用冷凝相變-銅納米線吸附的組合方式進(jìn)行除濕；明確上述過程的微觀機(jī)理，將能夠?qū)暧^的除濕過程提供指導(dǎo)。利用高速攝像對(duì)高濕空氣流經(jīng)光滑銅表面冷凝相變除濕單元及低濕空氣流經(jīng)銅納米線表面吸附除濕單元的過程進(jìn)行了可視化拍攝，觀測到濕空氣在光滑銅表面冷凝相變除濕單元入口處發(fā)圖3通道參數(shù)及實(shí)物圖Fig.3Parametersanddigitalpicturesofthemicrochannels3.5532140圖4冷凝相變-銅納米線吸附梯級(jí)除濕系統(tǒng)流程圖Fig.4Schematicdiagramofcondensation-adsorptioncascadedehumidificationsystem1.glassrotameter2.valve3.lasersensor4.temperaturecontrollingmodule5.condensationdehumidificationunit6.adsorptiondehumidificationunit7.dewpointdetectionchamber8.cryogenicthe

疃瘸???討校??腫穎煌?擅紫咚??劍?鋅贍芊⑸??膠蟮拿?咐淠??上文所述的可視化研究中，并不能確定是否存在毛細(xì)冷凝現(xiàn)象；因此需要對(duì)銅納米線深度除濕的微觀機(jī)理進(jìn)行研究，從而更好地將銅納米線運(yùn)用于低濕條件的深度除濕。水蒸汽的相變過程，需要經(jīng)過團(tuán)簇過渡態(tài)[13-14]，通過檢測除濕過程團(tuán)簇態(tài)，可以確定吸附過程中是否發(fā)生了毛細(xì)冷凝。BUCK等[15]在水分子團(tuán)簇的研究中指出，隨著團(tuán)簇尺寸增大，(H2O)n的伸縮振動(dòng)頻率向低頻演化，這同時(shí)也反映了團(tuán)簇內(nèi)部分子間相互作用和結(jié)構(gòu)的變化。研究結(jié)果如圖6所示：在距離過冷壁面600~800μm時(shí)，水分子發(fā)生冷凝聚集成水團(tuán)簇，在3480cm1處出現(xiàn)了較為明顯的紅外振動(dòng)峰，這是水分子團(tuán)簇OH伸縮振動(dòng)峰出現(xiàn)的標(biāo)志；隨著成核水分子數(shù)目由n=85增加到n=475，強(qiáng)度最大值的OH伸縮振動(dòng)峰的波數(shù)位置由3400cm1紅移到大約3270cm1，證明了水分子團(tuán)簇的生長和演化。本研究利用衰減全反射傅里葉紅外光譜法研究了低濕空氣流經(jīng)銅納米線表面時(shí)，近壁面處紅外吸收光譜的變化情況，結(jié)果如圖7所示：對(duì)于相對(duì)濕度2%的低濕空氣，當(dāng)操作溫度分別為20、0、10℃時(shí)，OH伸縮振動(dòng)峰的位置波數(shù)分別為3259、3261、3267cm1，OH伸縮振動(dòng)峰未發(fā)生紅移而僅表現(xiàn)出峰高的增加，表明在實(shí)驗(yàn)過程中，近壁面處未形成團(tuán)簇體，即銅納米線的深度除濕過程，是單純的物理吸附過程。3.2除濕性能影響因素研究在上節(jié)研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究宏觀變量對(duì)除濕性能的影響，將能為實(shí)現(xiàn)氣體的深度除濕提供指導(dǎo)。針對(duì)冷凝相變與吸附兩種不同的除濕方式，首先構(gòu)建了光滑銅表面冷凝相變除濕系統(tǒng)及銅納米線表面吸附除濕系統(tǒng)，?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Self-aggregation of vapor-liquid phase transition[J]. WANG Xiaodong, TIAN Yong and PENG Xiaofeng(Department of Thermal Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China).  Progress in Natural Science. 2003(06)

博士論文
[1]微通道中流體擴(kuò)散和混合機(jī)理及其微混合器的研究[D]. 王瑞金.浙江大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3064173