【摘要】：近些年,隨著高科技的發(fā)展,應(yīng)用在現(xiàn)代化先進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備中的平行微通道受到了相關(guān)研究者的廣泛關(guān)注。與常規(guī)通道相比,微通道具有一些獨(dú)特的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景,比如超高的比表面積可以顯著增加其傳熱和傳質(zhì)效率;高危的放熱反應(yīng)在微小的通道空間中進(jìn)行,安全性可以得到提高;小型化和大規(guī)模的并行生產(chǎn)線可以開(kāi)展高通量的藥物篩選;平推流式的反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程的精準(zhǔn)控制。然而,當(dāng)氣液兩相流從入口封頭流經(jīng)各個(gè)平行通道時(shí),各個(gè)支通道中的氣液流量和干度會(huì)出現(xiàn)明顯的差異。氣液兩相流在支管間的不均勻相分配會(huì)嚴(yán)重影響下游裝置的性能甚至危及設(shè)備安全。因此關(guān)于氣液兩相流在封頭—平行多通道中相分配特性的研究一直為學(xué)者們所關(guān)注。然而目前的研究大都集中在主管封頭管徑大于1mm的常規(guī)尺度通道內(nèi),對(duì)微通道內(nèi)的相分配研究也一般集中在單一通道或者單個(gè)T型三通內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)通道尺寸由常規(guī)尺度進(jìn)入微小尺度,主導(dǎo)相分配的關(guān)鍵因素都發(fā)生變化,封頭內(nèi)兩相流的流動(dòng)行為發(fā)生很大變化,各支管間的互相作用也有所改變,深入探討氣液兩相流在平行微通道中的相分配特性及機(jī)理,對(duì)平行微通道器件應(yīng)用所面臨的流量分布不均與偏流問(wèn)題的解決,微通道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用,具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文利用高速攝影儀和微流體控制/測(cè)量系統(tǒng),在可視化的平行微通道內(nèi)對(duì)氣液兩相流的相分配特性進(jìn)行了研究。1.研究微小尺度內(nèi)典型相關(guān)流體物性——表面張力和粘度對(duì)氣液兩相流相分配特性的影響。實(shí)驗(yàn)表明,表面張力較小時(shí),氣相分配均勻性較好,但表面張力對(duì)液相分配均勻性的影響要取決于入口流型;增加粘度會(huì)使得液相分配均勻性顯著變好,氣相隨著粘度增大,分配均勻性逐漸變差。2.研究不同運(yùn)行條件下氣液兩相流在平行微通道中的相分配特性。分別在彈狀流、彈環(huán)狀流和環(huán)狀流時(shí),研究入口條件(氣液表觀流速等)、封頭支管位置與流向?qū)ο喾峙涞挠绊憽?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),彈狀流下,通過(guò)調(diào)節(jié)入口條件可以獲得相對(duì)均勻的相分配;而入口條件對(duì)環(huán)狀流的相分配影響很小;彈環(huán)狀流下,相分配一般缺乏穩(wěn)定性,但穩(wěn)定所需時(shí)長(zhǎng)與穩(wěn)定后的相分配結(jié)果與入口條件相關(guān)。封頭支管的位置與流向?qū)θN流型的相分配影響無(wú)論是在程度上還是效果上都有所不同。3.研究幾何參數(shù)對(duì)平行微通道內(nèi)氣液兩相流相分配特性的影響。分別研究支管的間距,數(shù)目,管徑和主管的管徑對(duì)相分配的作用。實(shí)驗(yàn)證明,支管間距和主管管徑對(duì)相分配的影響比較顯著,支管管徑只對(duì)氣相的相分配有較為明顯的影響,不同支管數(shù)目的平行微通道中兩相流相分配特性具有相似性。4.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析以及在探明影響氣液兩相流在平行微通道內(nèi)相分配關(guān)鍵因素的基礎(chǔ)上,建立了彈狀流和彈環(huán)狀流在各支管內(nèi)的相分配預(yù)測(cè)公式,反映了入口條件、主管內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)和管間距對(duì)相分配特性的影響。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O359.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號(hào)：2633744