本文關(guān)鍵詞：微通道內(nèi)光熱效應(yīng)致蒸發(fā)特性實(shí)驗(yàn)研究　出處：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 光微流體 光熱效應(yīng) 蒸發(fā)速率 溫度變化 NaCl溶液

【摘要】：微納加工技術(shù)的發(fā)展使得傳統(tǒng)化學(xué)和生物實(shí)驗(yàn)室的大部分功能可以集成到一個(gè)微小芯片上,形成微流控芯片實(shí)驗(yàn)室,在分析化學(xué)和生化領(lǐng)域產(chǎn)生了很多革新。而光流體技術(shù)是微流控技術(shù)中的新興領(lǐng)域,該技術(shù)將光學(xué)技術(shù)引入到微流控系統(tǒng)中,使得兩者的優(yōu)點(diǎn)得到了有效結(jié)合。光能通過(guò)光熱敏感材料或者流體的直接吸收轉(zhuǎn)化成熱,即光熱效應(yīng)是光和流體相互作用的一種重要實(shí)現(xiàn)方式。基于光熱效應(yīng),尤其是基于光熱效應(yīng)致相變過(guò)程已形成了許多新的微流控裝置,但大多側(cè)重于對(duì)功能的實(shí)現(xiàn),對(duì)其中的蒸發(fā)特性缺乏深入的認(rèn)識(shí)。因此,研究微通道內(nèi)光熱效應(yīng)致蒸發(fā)特性具有十分重要的意義。本文采用可視化實(shí)驗(yàn)手段和圖像處理技術(shù),對(duì)微通道內(nèi)光熱效應(yīng)致蒸發(fā)特性開(kāi)展研究工作,實(shí)驗(yàn)采用波長(zhǎng)為1550nm的紅外聚焦光作為光熱效應(yīng)激發(fā)光源。首先制備100μm×185μm的T型微通道,并在主通道出口加工了帶微型端口的出口,研究光熱效應(yīng)驅(qū)動(dòng)純水在端口處彎液面蒸發(fā)速率、界面溫度變化、界面?zhèn)髻|(zhì)特性以及激光功率、光斑位置及通道尺寸對(duì)蒸發(fā)的影響。然后以微通道內(nèi)部水柱為研究對(duì)象,研究光熱效應(yīng)致純水蒸發(fā)特性;重點(diǎn)研究了激光功率、光斑位置、液柱初始長(zhǎng)度對(duì)蒸發(fā)的影響。最后,以微通道內(nèi)Na Cl溶液液柱為研究對(duì)象,研究光熱效應(yīng)致Na Cl溶液的蒸發(fā)特性;探討激光功率、光斑位置及Na Cl溶液濃度對(duì)蒸發(fā)的影響,并了解Na Cl溶液蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程以及結(jié)晶前溶液的過(guò)飽和度變化。主要研究結(jié)果如下:1)通過(guò)微端口處彎液面蒸發(fā)的研究發(fā)現(xiàn)激光開(kāi)啟后界面溫度迅速增加。在剛開(kāi)始時(shí),界面溫度分布不均勻。由于激光持續(xù)加熱,界面溫度會(huì)上升到一個(gè)穩(wěn)定值,而且界面溫度分布變得均勻。界面最大溫升和蒸發(fā)速率隨激光功率增大呈近線性趨勢(shì)增加,隨光斑位置增大呈近拋物線趨勢(shì)減弱。微通道寬度增加后,界面蒸發(fā)速率減小。對(duì)于界面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù),研究發(fā)現(xiàn)在所有工況下的傳質(zhì)系數(shù)幾乎相同,約0.4 m/s。2)對(duì)微通內(nèi)純水蒸發(fā),激光開(kāi)啟后,蒸發(fā)界面附近水溫度迅速上升并在界面產(chǎn)生蒸發(fā)。在蒸發(fā)過(guò)程中,液柱前端界面不斷后移,前端界面基本不和冷凝液滴聚合。蒸發(fā)界面附近水工質(zhì)最大溫升隨激光功率變化呈線性增長(zhǎng),蒸發(fā)速率隨加熱距離的增大呈近拋物線下降。液柱長(zhǎng)度很短時(shí),蒸發(fā)會(huì)在液柱的前后界面同時(shí)進(jìn)行,當(dāng)液柱的長(zhǎng)度達(dá)到1000μm以上時(shí),后端界面的蒸發(fā)基本可以忽略。3)對(duì)微通道內(nèi)Na Cl溶液蒸發(fā),飽和Na Cl的蒸發(fā)速率遠(yuǎn)低于同工況下水的蒸發(fā)速率。蒸發(fā)過(guò)程中,Na Cl溶液逐漸濃縮,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間激光加熱后,溶液的過(guò)飽和度增加到90%左右,液柱中Na Cl開(kāi)始結(jié)晶生長(zhǎng)。溶液最大溫升隨激光功率變化呈線性增長(zhǎng),蒸發(fā)速率隨加熱距離的增大呈近拋物線下降。溶液最大溫升值隨Na Cl濃度增加呈近線性趨勢(shì)下降。界面蒸發(fā)速率隨Na Cl濃度增加呈近拋物線趨勢(shì)下降。
[Abstract]:In this paper , the influence of laser power , spot position and initial length of liquid column on evaporation is studied . When the length of the liquid column reaches more than 100渭m , the evaporation of the back - end interface can be neglected . 3 ) The evaporation rate of saturated Na Cl is much lower than the evaporation rate of the water under the same working condition . During the evaporation process , the Na Cl solution is gradually concentrated . After long - term laser heating , the saturation of the solution increases to about 90 % . The maximum temperature rise of the solution decreases with the increase of the heating distance . The maximum temperature rise of the solution decreases with the increase of the concentration of the Na Cl . The evaporation rate of the solution decreases with the increase of the concentration of Na Cl .

【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN492

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本文編號(hào)：1401225