剪切稠化流体内气泡上浮运动特性

剪切稠化流体是一种典型的非牛顿流体,研究气泡在其中的运动特性对优化设备结构、提高反应效率具有重要意义。文中采用流体体积(VOF)法,通过改变Gallilei数(Ga)、E?tv?s数(Eo)与流变指数(n),对牛顿流体(n=1)及剪切稠化流体(n>1)内气泡的形状、尾涡、终端速度和气泡周围液相黏度分布的变化进行了深入的数值研究。结果表明:气泡变形程度和尾涡尺寸随着Ga数或Eo数的增大而增加;剪切稠化效应会阻碍尾涡的形成,减小气泡的尾涡尺寸;气泡周围剪切速率的差异会导致气泡上方及尾部产生高黏度区域,该高黏度区域会随剪切稠化效应的增加而增大;气泡终端速度随Ga数的增大或流变指数n,Eo数的减小而增大。     

非牛顿流体中气泡群传质的研究

CO2气泡群在液相中的传质在化工过程中广泛存在.对CO2气泡群在3种不同流体(牛顿流体、非弹性剪切变稀流体和黏弹性剪切变稀流体)中的气液传质过程进行了研究.利用CO2探针测定了不同操作条件下CO2的体积传质系数,考察了液相浓度,气体流量以及流变性质对体积传质系数的影响.结果表明:在3种流体中,体积传质系数均随气体流量的...     

幂律流体中平行上升双气泡间相互作用研究

采用流体体积(VOF)法对非牛顿幂律流体中平行上升双气泡间相互作用进行了模拟研究.结果表明:剪切变稀效应及气泡周围流场结构对气泡间相互作用的贡献分别随着气泡间距增大而减小,气泡间相互作用主要受气泡间流体涡旋结构控制.当初始间距很小时,气泡平行聚并发生;随着初始间距增大,双气泡行为转变为相互影响的平行上升;当初始间距增大...     

低气速条件下CO_2在牛顿及非牛顿流体中气含率

实验测定了低气速下CO2气泡群在牛顿流体、剪切变稀流体及黏弹性流体中的气含率。讨论了流体的流变性、质量分数及表观气速对气含率的影响。结果表明:在3种不同性质的流体中,气含率均随表观气速的增大而增大。同时发现流体性质对气含率具有不同的影响:对于牛顿流体,表观气速较低时,质量分数对气含率影响可忽略;对于非牛顿流体,气含率随着流动指数n的减小而减小,即剪切变稀效应对气含率有负作用,而黏弹性对气含率的影响可忽略。气含率是气液传质过程设计中最重要的参数,因此研究结果为进一步研究CO2气泡群在非牛顿流体中的传质奠定了一定基础。     

台阶式单微通道内气泡生成动力学

采用高速摄像系统研究了台阶式微通道中气泡生成机理和尺寸变化规律。探究了气液相流量、液相黏度以及台阶宽度对气泡生成过程的影响机制。实验中分别采用不同质量浓度的甘油水溶液和氮气作为液相和气相。发现台阶式微通道中气泡的生成过程分为扩展、夹断和蓄能阶段。增大气相、液相流量,减小液相黏度使各阶段所消耗的时间减少。随液相黏度的增大夹断阶段消耗的时间逐渐变长,成为气泡生成过程中起主导作用的阶段。最后,基于台阶式微通道中气泡的生成机理,构建了气泡体积的预测式。     

甘油水溶液中气液传质过程的研究

对二氧化碳气泡群在不同质量分数的甘油水溶液中的气液传质过程进行了研究。利用二氧化碳探针测定了不同操作条件下二氧化碳的体积传质系数,通过图像处理技术得到了气泡群的界面面积,考察了液相质量分数,气体流量对体积传质系数、界面面积和传质系数的影响。结果表明:体积传质系数均随气体流量的增大而增大,随溶液质量分数的增大而减小。气体流量通过影响界面面积对传质速率产生作用,而甘油水溶液的质量分数对传质速率的影响则归因于黏度对传质系数的影响。     

回收料制备人造草丝熔体的流变性能研究

采用聚合物动态流变测试仪研究了含回收料的人造草丝熔体的流变性能,探讨了回收料用量、温度、口模长径比对熔体表观黏度和挤出胀大比的影响。结果表明,人造草丝熔体属于假塑性熔体,其表观黏度随剪切速率和回收料用量的增加而降低。在剪切速率500s-1时,回收料用量越低,熔体的表观黏度降低越明显;剪切速率1800s-1时,熔体的表观黏度变化平缓且较为接近。对于100%回收料草丝熔体,其表观黏度随温度的升高和口模长径比的减小而降低;挤出胀大比则随温度的升高和口模长径比的增大而降低。     

聚焦十字型微通道内高黏流体中气泡生成动力学

利用高速摄像仪观察了聚焦十字型微通道内高黏度（630 mPa·s）的甘油-水溶液中氮气气泡的生成过程。研究了气泡生成过程以及气泡体积和最小颈部半径的变化规律。结果表明,高黏流体内气泡生成过程可分为回缩、膨胀、挤压和最终破裂4个阶段。气泡体积在膨胀和挤压阶段均随时间线性增长,但挤压阶段的斜率大于膨胀阶段的斜率。气泡最小颈部半径随时间变化分为两个不同的阶段：在挤压阶段,颈部半径随剩余时间呈幂率关系;而在最终破裂阶段,颈部半径随时间呈线性关系。     

纳米流体黏度和流变特性的试验研究

对纳米流体黏度和流变特性的研究有助于揭示纳米流体强化传热和传质过程的机理。选用无水乙醇为基液,应用两步法制备了稳定性良好的纳米流体,采用CPE40锥板式黏度计测量了不同纳米粒子、体积份额、粒子粒径和温度下的纳米流体的黏度,分析了黏度随这些因素的变化规律。结果表明,纳米流体黏度随纳米粒子体积份额的增加而增大,随纳米粒子粒径的增大而减小,随温度的增加而降低,且这些因素对不同纳米流体黏度的影响不同。此外,还用Brookfield DVⅢ＋LVDV-E流变仪测量了不同纳米流体的流变曲线,结果表明,在所配制的体积份额内,各纳米流体的黏度不随剪切速率的变化而变化,为典型的牛顿型流体。     

聚焦十字型微通道内高黏流体中气泡生成动力学

利用高速摄像仪观察了聚焦十字型微通道内高黏度(630 m Pa·s)的甘油-水溶液中氮气气泡的生成过程。研究了气泡生成过程以及气泡体积和最小颈部半径的变化规律。结果表明,高黏流体内气泡生成过程可分为回缩、膨胀、挤压和最终破裂4个阶段。气泡体积在膨胀和挤压阶段均随时间线性增长,但挤压阶段的斜率大于膨胀阶段的斜率。气泡最小颈部半径随时间变化分为两个不同的阶段:在挤压阶段,颈部半径随剩余时间呈幂率关系;而在最终破裂阶段,颈部半径随时间呈线性关系。