超薄聚合物表面上滴状冷凝的传热研究

本文采用等离子体聚合和离子束动态混合注入技术在不同的基材(黄铜、紫铜、不锈钢和碳钢)上制备了聚六氟丙烯和聚四氟乙烯的超薄膜,并进行了垂直管外的水蒸汽的滴状冷凝实验。实验发现,对于不同的基材,表面制备的工艺参数对冷凝传热性能及维持滴状冷凝的寿命具有显著的影响。表面性能的测试和估算为预测给定蒸汽在某表面是否成滴提供了依据。     

滴状冷凝强化含不凝气的蒸气冷凝传热机制

为了深入考察滴状冷凝强化混合蒸气冷凝传热传质过程的作用机制,在竖直表面上设计了完全滴状（DWC）、没有液滴向下脱落运动的条形分割滴膜共存（DFC）和膜状（FWC）3种冷凝形态的实验表面。对纯蒸气及含不凝气蒸气的冷凝传热过程进行了分析和实验研究,结果表明纯蒸气滴状冷凝与滴膜共存冷凝传热特性相近;而对含不凝气的冷凝,滴膜共存表面与膜状冷凝表面的传热特性相近;不凝气摩尔分数分别为0.9%、4.8%时,滴状冷凝较其他两种形态下的冷凝传热系数提高了30%～80%。其主要原因是由于混合蒸气冷凝传热阻力主要由气相边界层控制,滴膜共存冷凝并没有使气相的扩散传质过程得到强化,而完全滴状冷凝与设计的滴膜共存冷凝的区别在于后者仅存在小液滴的合并运动而没有大液滴向下脱落和对表面冲刷过程。根据二者实验结果的分析,认为滴状冷凝的大液滴脱落运动是影响气相传质的主要因素,大液滴脱落过程对气相边界层的扰动和剪切作用强化了气液界面传热传质特性。     

人脂肪干细胞复合胶原/壳聚糖支架在生物反应器中扩增的研究

研究表明脂肪组织是多潜能干细胞的又一新来源,脂肪组织来源的干细胞可被用于细胞治疗及组织工程。然而,传统的培养方法很难满足临床需求。为获得大量的脂肪干细胞以满足临床需求,现将脂肪干细胞接种到胶原/壳聚糖支架上,比较细胞在静态环境和在转瓶中动态扩增的情况。通过CCK-8检测细胞增殖情况;并分析葡萄糖和乳酸的代谢情况;14d后扫描电镜观察细胞在支架内的生长情况;流式细胞仪检测干细胞相关表面标记表达;RT-PCR检测干细胞相关转录因子的表达;并检测扩增后的干细胞的多向分化潜能。结果表明:在动态微环境中扩增14d后,与静态条件下相比,支架内的细胞具有更强的增殖活性和更好的多向分化潜能。所扩增的细胞能够保持原有干细胞的特性。结论:所设计的支架-转瓶培养系统是一个简便有效的扩增脂肪干细胞的方法。     

气升式环流中空纤维膜生物反应器内骨髓间充质干细胞的培养与扩增

骨髓间充质干细胞(MSCs)具有多向分化的潜能,是重要的组织工程"种子细胞"和理想的基因治疗靶细胞,但在骨髓中的含量非常少,需体外扩增才能满足临床需求.今将第四代MSCs与Ⅰ型胶原溶液混合后接种于中空纤维膜(HFMs)内,置37℃、5% CO2、饱和湿度的培养箱内1 h后形成凝胶,然后将此HFMs接种至气升式环流生物反应器(ALB)内,进行MSCs的三维动态培养与扩增.实验过程中每24 h取样测吸光度、计细胞数、绘制细胞生长曲线,测定细胞代谢参数,并对扩增的细胞进行流式细胞仪分析及多向诱导分化检测.结果表明:在气升式环流中空纤维膜生物反应器(ALHFMB)内,O2含量基本保持恒定;细胞代谢旺盛,MSCs扩增倍数明显增加,7 d后扩增近16倍;扩增的细胞仍保持MSCs表型并具有较强的成骨、成软骨及成脂肪的多向分化能力.     

成骨细胞玻璃化冷冻保护剂的研究

在超低温冷冻过程中,冷冻保护剂(CPA)抑制胞内冰晶形成和避免溶质效应.然而,在其导入和洗脱过程中,由于渗透压的急剧变化将导致细胞大量死亡.本文以成骨细胞为样本,通过测定冷冻保护剂的玻璃化温度、CPA导入和洗脱时渗透压变化及其对细胞活性的影响,研究冷冻保护剂浓度和不同种类保护剂的联合使用对成骨细胞玻璃化冷冻过程的影响.     

固液界面效应影响竖壁沟流波动研究

基于最小能量原理分析的竖壁沟流流动模型,认为当壁面为存在接触角滞后的非理想表面时,其控制方程的边界条件与滞后接触角有关,并分析了流量存在波动时沟流厚度的波动原因和范围.实验研究了一些液体在不同表面上的沟流流动,结果表明了沟流波动与界面效应有关的假设的合理性,沟流的实际厚度介于由滞后角限定的某一范围内,并且与沟流平均流量有关.若流率波动未超出由滞后接触角及沟流基础流量限定的范围时,沟流只在厚度方向发生波动;若流率波动超出这一范围,则沟流在宽度方向也开始伸缩.     

液态金属微液滴脉动热管的传热性能

利用室温液态金属和表面活性剂溶液混合工质的振荡运动,在脉动热管中形成液态金属微纳液滴分散的高热导率混合流体并提高其传热性能。本文将液态金属表面活性剂混合工质引入六弯管板式脉动热管中,在不同液态金属填充量和加热功率下开展可视化和传热性能实验。实验结果表明,液态金属在表面活性剂混合工质中通过振荡自分散成球形液滴且相互之间不易发生合并,并在表面活性剂工质中留下粒径在410~520nm的纳米颗粒。传热性能方面,液态金属填充量在20%~25%时,液态金属球形液滴的黏度高、质量大,会阻碍混合工质的振荡运动从而降低脉动热管的传热性能,填充量在5%~10%时,混合工质耦合了液态金属的高热导率特性,有效提高传热性能,热阻最多降低11.21%。     

管路内高温高压气液两相流动特性

管路结构设计与优化对提高工质输运效率具有重要意义.针对亚/超临界水氧化工艺中涉及的气液两相流动过程进行了三维非稳态数值模拟.结果表明,管路内温度沿流动方向逐渐降低,气含率逐渐升高;不同结构管路内压力分布呈显著差别.水平直管内压降随管径增大而降低,但当管径达到0.016 m时,压降变化不再显著;水平渐扩管内压降随渐扩段管...     

功能表面材料与流体界面相互作用对垂直降液膜流动特性的影响

通过调节水温度、添加表面活性剂以及铝合金壁面表面改性处理来改变降膜流体与固体表面之间的表面自由能差值,运用JDC-2000型精密测微仪测定垂直降液膜的厚度,研究固体表面和液体间相互作用对流体垂直降膜流动特性的影响;考察了液膜雷诺数、流体温度、添加表面活性剂、固体表面材料物理化学性质等因素对垂直壁面降液膜流动特性的影响规律。实验结果表明:改变固体表面与降液膜流体的物理化学特性,即改变固液界面的相互作用能够改变流体的降膜流动特性。降液膜平均厚度随液固表面自由能差的增大而减小。     

分割表面对蒸汽滴状冷凝传热特性的影响

实验测定了相同操作条件下涂层表面1:1分割前后水蒸汽冷凝传热通量与表面过冷度的关系,对分割表面上滴膜共存冷凝进行了研究,结果表明,分割表面上滴膜共存时的热通量比全部为滴状和膜状冷凝表面热通量的平均值大,且其差值随处理表面上接触角的增大而增大. 从固液界面效应的角度对该现象进行了分析,并解释了其原因.