本文關(guān)鍵詞：氣液兩相流在微小三通內(nèi)的相分配特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來隨著微加工技術(shù)的迅猛發(fā)展,在直徑為幾十微米到幾百微米的微槽道上開展流體實驗的研究層見疊出。與常規(guī)管道相比較,微通道顯示了一些獨特的學(xué)術(shù)價值與應(yīng)用前景,比如高比表面能夠強化傳熱、傳質(zhì);狹小的流動空間能夠進行一些高危的放熱反應(yīng);小型化及大規(guī)模的并行實驗有利于開展高通量藥物篩選;平推流式的反應(yīng)能夠精確控制反應(yīng)的過程。作為一種結(jié)構(gòu)簡單、容易加工的微通道結(jié)構(gòu),微小三通廣泛存在于各種小型換熱器及微型反應(yīng)器中。然而,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣液兩相流流經(jīng)三通分叉處時,會不可避免地出現(xiàn)兩個出口分支的干度與入口干度不一致的現(xiàn)象,即相分配不均現(xiàn)象。氣液兩相流的相分配不均將會影響下游裝置的傳熱、傳質(zhì)性能,甚至?xí)䦷戆踩[患。另一方面,由于這種特殊的分配性質(zhì),三通又可以用來實現(xiàn)氣液兩相的初步分離。目前對氣液兩相流經(jīng)三通時的相分配已經(jīng)進行了大量的研究,并且提出了很多改善相分配不均的方法。然而這些研究都集中在管徑大于1mm的常規(guī)尺度三通內(nèi)。隨著三通尺寸由常規(guī)尺度減小到微小尺度,由于兩相流的流型以及主導(dǎo)相分配的關(guān)鍵因素都發(fā)生了變化,氣液兩相流的相分配行為也可能發(fā)生了巨大的變化,并且常規(guī)尺度內(nèi)構(gòu)建的相分配預(yù)測模型在微尺度內(nèi)也可能不再適用。因此,本文通過高速攝影儀和微流體控制/測量系統(tǒng)調(diào)查了氣液兩相流流經(jīng)方形截面(0.5mm×0.5mm)的微小分支型三通和微小沖擊型三通的相分配特性。選擇氮氣為氣相,水和不同濃度的十二烷基硫酸鈉(SDS)水溶液為液相,開展了以下研究:(1)研究氣液兩相流流經(jīng)微小分支型三通時的相分配特性。分別研究入口流型(彈狀流、彈環(huán)狀流、環(huán)狀流)、分支角(30°、60°、90°、120°、150°)對微小分支型三通相分配的影響。此外,將本文的相分配數(shù)據(jù)與常規(guī)尺度三通內(nèi)的相分配相比較,探索管徑對分支型三通相分配的影響。(2)研究氣液兩相流流經(jīng)微小沖擊型三通時的相分配特性。分別研究入口流型(彈狀流、彈環(huán)狀流、環(huán)狀流)、表面張力和沖擊角(30°/150°、60°/120°、90°/90°)對微小沖擊型三通相分配的影響。最后,將相分配結(jié)果與常規(guī)尺度三通內(nèi)的相分配相比較,探索管徑對沖擊型三通相分配的影響。(3)引入分離效率這一評價氣液兩相流相分配均勻性的指標,比較了微小分支型三通和微小沖擊型三通在不同入口流型下相分配的均勻程度,同時分別考察表面張力和支管夾角對這兩種三通相分配影響的比較,為氣液兩相流相分配均勻性的改善及實際應(yīng)用中三通的選用提供參考依據(jù)。(4)通過對相分配數(shù)據(jù)的分析以及在弄清各個影響微小三通內(nèi)相分配主要因素的基礎(chǔ)上,分別建立了彈狀流和環(huán)狀流在微小分支型T型三通和微小沖擊型T型三通的相分配預(yù)測公式。
【關(guān)鍵詞】：氣液兩相流 微小三通 相分配 表面張力
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O359.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 主要符號表12-15
• 第一章 緒論15-37
• 1.1 課題研究背景及意義15-17
• 1.2 微通道內(nèi)氣液兩相流基本理論17-29
• 1.2.1 微通道的定義17-19
• 1.2.2 微通道的尺寸效應(yīng)19-21
• 1.2.3 微通道內(nèi)氣液兩相流主要流型21-25
• 1.2.4 氣液兩相流基本參數(shù)25-29
• 1.3 氣液兩相流在微小三通內(nèi)相分配的研究現(xiàn)狀29-34
• 1.3.1 氣液兩相流在分支型三通內(nèi)的相分配研究進展30-32
• 1.3.2 氣液兩相流在沖擊型三通內(nèi)的相分配研究進展32-34
• 1.4 氣液兩相流在微小三通內(nèi)相分配研究面臨的挑戰(zhàn)34-35
• 1.5 本章小結(jié)及本文研究內(nèi)容的提出35-37
• 第二章 氣液兩相流在微小分支型三通內(nèi)的相分配特性37-57
• 2.1 前言37
• 2.2 實驗37-45
• 2.2.1 實驗流程37-40
• 2.2.2 入口條件和入口流型觀察40-42
• 2.2.3 相分配的定義42-45
• 2.2.4 實驗數(shù)據(jù)誤差來源及分析45
• 2.3 結(jié)果和討論45-56
• 2.3.1 不同入口流型下分支型T型三通內(nèi)的相分配45-49
• 2.3.2 分支角對相分配的影響49-52
• 2.3.3 與常規(guī)尺度分支型T型三通內(nèi)相分配結(jié)果的比較52-56
• 2.4 本章小結(jié)56-57
• 第三章 氣液兩相流在微小沖擊型三通內(nèi)的相分配特性57-83
• 3.1 引言57-58
• 3.2 實驗58-62
• 3.2.1 實驗流程58
• 3.2.2 實驗工質(zhì)58-59
• 3.2.3 入口條件和入口流型觀察59-61
• 3.2.4 相分配的定義61-62
• 3.3 結(jié)果與討論62-81
• 3.3.1 不同入口流型下沖擊型T型三通內(nèi)的相分配62-68
• 3.3.2 表面張力對相分配的影響68-74
• 3.3.3 沖擊角對相分配的影響74-78
• 3.3.4 與常規(guī)尺度沖擊型三通內(nèi)相分配結(jié)果的比較78-81
• 3.4 本章小結(jié)81-83
• 第四章 分支型三通和沖擊型三通相分配的比較83-95
• 4.1 不同入口流型下兩種三通相分配均勻性的比較84-87
• 4.2 表面張力對兩種三通相分配影響的比較87-90
• 4.3 支管夾角對兩種三通相分配影響的比較90-94
• 4.4 本章小結(jié)94-95
• 第五章 微小三通內(nèi)相分配預(yù)測模型的建立95-113
• 5.1 微小分支型T型三通相分配的預(yù)測模型95-108
• 5.2 微小沖擊型T型三通相分配的預(yù)測模型108-112
• 5.3 本章小結(jié)112-113
• 第六章 結(jié)論與展望113-117
• 6.1 主要結(jié)論113-115
• 6.2 論文創(chuàng)新點115
• 6.3 論文展望115-117
• 參考文獻117-126
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果126-130
• 致謝130-131
• 附件131

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陶然,權(quán)曉波,徐建中;微尺度流動研究中的幾個問題[J];工程熱物理學(xué)報;2001年05期

  本文關(guān)鍵詞：氣液兩相流在微小三通內(nèi)的相分配特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：265788