氣液兩相流廣泛存在于大自然,工業(yè)和人類生活中,研究氣泡在液相中的上升行為及傳質(zhì)規(guī)律對相關(guān)工藝過程效率提高及能耗降低具有重要指導意義。由于冪律流體復雜的流變特性,可溶性氣泡在冪律流體中的上升行為和傳質(zhì)規(guī)律更加復雜,因此,關(guān)于可溶性單CO₂氣泡在剪切稀化冪律流體中的上升行為和傳質(zhì)規(guī)律需要進一步研究。本文主要研究內(nèi)容如下:（1）利用高速攝影技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)研究清水和不同質(zhì)量分數(shù)CMC水溶液（剪切稀化冪律流體）中單CO₂氣泡的上升行為,考察氣泡尺寸和溶液流變特性對氣泡上升行為的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),清水中氣泡尺寸、形狀以及運動速度波動較為劇烈,同時氣泡在上升過程中呈之字形擺動的運動趨勢。在CMC水溶液中氣泡形狀和運動速度較為穩(wěn)定,氣泡在上升過程中的直徑隨傳質(zhì)過程的進行逐漸減小;CMC水溶液較高的表觀粘度限制了氣泡的運動行為,因此在CMC水溶液中,氣泡基本呈直線型上升的運動趨勢。引入Re、Mo、We無量綱數(shù)表征CMC水溶液中氣泡的受力,擬合結(jié)果表明關(guān)聯(lián)式能較好的描述單CO₂氣泡在非牛頓流體中的運動和變形狀況。（2）結(jié)合氣泡上升... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 氣泡生成和上升行為的研究進展
        1.2.1 氣泡的生成
        1.2.2 氣泡的形狀演變
        1.2.3 氣泡的運動軌跡
        1.2.4 氣泡的運動速度變化
    1.3 氣液兩相傳質(zhì)規(guī)律
        1.3.1 傳質(zhì)理論
        1.3.2 相際間傳質(zhì)模型
        1.3.3 氣泡傳質(zhì)規(guī)律研究進展
    1.4 氣液兩相流的研究手段
        1.4.1 實驗測量
        1.4.2 數(shù)值模擬
    1.5 過往研究工作的總結(jié)
    1.6 本文研究內(nèi)容
2 實驗研究
    2.1 實驗裝置
        2.1.1 進氣系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)
        2.1.2 升降平臺和同步觸發(fā)裝置
    2.2 實驗流體
        2.2.1 羧甲基纖維素鈉簡介
        2.2.2 CMC水溶液的配置
        2.2.3 CMC水溶液的物性參數(shù)及流變參數(shù)
    2.3 實驗方案及流程
    2.4 氣泡上升運動參數(shù)測量
        2.4.1 高速攝影技術(shù)
        2.4.2 數(shù)字圖像技術(shù)
    2.5 基于實驗的氣泡傳質(zhì)系數(shù)kL計算
    2.6 本章小結(jié)
3 CO_2氣泡的上升行為及運動規(guī)律研究
    3.1 氣泡的初始直徑
    3.2 氣泡直徑隨時間的變化
    3.3 氣泡形狀隨上升路徑的變化
    3.4 氣泡上升的運動軌跡
    3.5 氣泡水平速度隨上升路徑的變化
        3.5.1 氣泡尺寸對氣泡水平速度的影響
        3.5.2 溶液流變學特性對氣泡水平速度的影響
    3.6 氣泡上升速度隨時間的變化
        3.6.1 氣泡尺寸對氣泡上升速度的影響
        3.6.2 溶液流變學特性對氣泡上升速度的影響
    3.7 氣泡運動的無量綱數(shù)相關(guān)性分析
    3.8 本章小結(jié)
4 CO_2氣泡的傳質(zhì)規(guī)律研究
    4.1 單CO_2氣泡傳質(zhì)系數(shù)k_L的變化規(guī)律
        4.1.1 氣泡尺寸對氣泡k_L的影響
        4.1.2 溶液流變學特性對氣泡k_L的影響
    4.2 氣泡的界面狀態(tài)
        4.2.1 單CO_2氣泡k_L實驗值與理論值的比較
        4.2.2 氣泡的臨界直徑
        4.2.3 界面活動性對氣泡傳質(zhì)行為的影響
    4.3 CO_2氣泡在液相中的傳質(zhì)總量
    4.4 氣泡傳質(zhì)的無量綱數(shù)相關(guān)性分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3429937