聚合物两相共混物分散相微流场分析及其剪切速率计算

对简单剪切流场中两相共混物分散相内部微流场进行了分析,推导了分散相液滴内部的形变速率张量计算式,得到了液滴界面的平均剪切速率经验式．提出了一个新的无量纲参数——粘性力传输因子来表征粘性力的传输速率,并初步建立了以粘度比λ、界面张力数κ和粘性力传输因子χ１２为基础的三参数模型来描述二相共混体系在简单剪切流动中的流变行为．     

PEG/磷酸盐双水相系统及BSA在其中的分配特性

以PEG/磷酸盐双水相系统为研究对象，成功地制作了PEG6,000./磷酸盐和PEG10，000/磷酸盐两个双水相系统的相图，初步探讨了5种不同组成的PEG6,000/磷酸盐双水相系统相分离过程的一般规律，然后以BSA在PEG6,000/磷酸盐双水相系统两相间的分配系数及其下相分配率为目标，研究了双水相系数成相浓度、外加盐NaCl、BSA起始浓度等对BSA在双水相系统中分配特性的影响。     

双水相体系热力学模型的应用

文章介绍了根据Flory–Huggins理论建立的双水相体系的数学模型,此公式和实验结果相吻合。并分析了热焓、混合熵的对体系相行为的影响。这一模型为选择恰当的双水相分离体系提供了理论依据,使双水相体系的构建变得更为简单。     

液-液两相介质中液滴在冲击作用下的演变过程

本文自行研制了一种用于研究冲击作用下,液-液两相体系中液滴变形及其破碎现象的坠落实验装置,并通过在油为连续相环境中生成球形液滴,对液滴在冲击作用下的演变过程进行了实验研究．结果表明,该装置在液．液两相介质中液滴变形破碎机理问题研究中展示出其特有的优势和潜力;通过高速摄影所记录的液滴演变过程,总结出本实验条件下四种较为典型的演变模式,根据其演变特征分别称之为袋状、帽状、竹节状和蘑菇状模式．这些模式所伴随的变形、破碎等过程具有不同的特点,其中有些模式在已有的公开文献中尚未见到相关报道．此外,针对几个重要参数,如冲击强度、液滴直径、相界面张力、液滴及外环境油相密度等开展了一定的研究．在此基础上,重点关注冲击强度和液滴直径两个参数对液滴演变的影响．结果表明,坠落高度和液滴直径存在一定的等效性,即适当的坠落高度和液滴直径搭配可以得到类似的演变模式．     

脉冲填料萃取塔的液滴行为与纵向混合

用四种不同尺寸的陶瓷拉西环填料和四种物料系统（汽油──水、煤油──水、苯──水、二甲苯──水）在直径为５０亳米、高为１．４米的硬质玻璃塔中分别研究了两相流速、脉冲强度,填料尺寸及物料性质对液滴大小和分散相液存量的影响。实验证明：随着脉冲强度的增加,液滴按两种方式进行破碎。本文讨论了液滴的破碎机理。当Ｒｅ１＜［（Ｒｅ１）ｋｐ］的,液滴按剪切方式进行破碎。当Ｒｅ１＞［（Ｒｅ１）ｋｐ］时,液滴按湍流破碎机理进行破碎。提出了对应于这两种破碎方式的液滴大小的准数关联式,同时也提出了同一条件下的分散相液存量的准数关联式。 在同一设备中,利用扩散模型,脉冲函数法测定了单相流动和两相流动时的纵向混合系数,并观测了流速和脉冲强度对纵向混合系数的影响。根据引起纵向混合的主要原因,对流速和脉冲的作用进行了分析和讨论。     

水击谐波条件下乳化油液滴积聚过程影响因素初探

根据乳化油液滴的形成过程和其运动状态的特点,选择和控制适宜的破乳条件促进乳化液滴的积聚,可以实现乳化油液的有效破乳。通过对W/O型乳化油液滴在水击谐波场力作用下的过程进行分析,发现在水击谐波波节的±λ/4范围内,分散相液滴经过一定的时间发生了积聚,但影响分散相液滴相互聚集的因素多且又复杂。通过由理论分析和试验结果初步确定了乳化油液滴积聚过程的主要影响因素,其中随着水击谐波频率、油液速度的增大,积聚过程加快,控制在水击谐波频率为10Hz条件下,液滴积聚效果较佳。而随着连续物相的黏度系数增大,液滴积聚的时间增加,积聚过程反而降低,控制连续相的黏度系数在1.0×10-3 Pa·s左右,液滴积聚效果较为理想;同时发现乳化油液滴粒径的大小对积聚过程也产生一定的影响,因此积聚过程不能忽略乳化油液滴惯性力的作用。控制好合适的物性参数可以实现分散相液滴的积聚和聚结,为深入研究乳化油液的水击谐波破乳脱水奠定基础。     

水平分层/雾化流中相间滑移特性的理论研究

通过对水平分层／雾化流中液滴和其携带流体间交互作用的分析，提出了一个预测水平分层／雾化流中轴向液滴速度分布以及弥散相和连续相之间相对滑移的理论模型，通过计算获得了两相速度参数及相对滑移参数。计算与实验结果表明：无论是从液滴轴向速度分布变化趋势的定性分析，还是从与实验数据的定量比较来看，建立的模型都是合理的。液滴速度与气相速度分布不同，在垂直方向上液滴的轴向速度近乎呈线性分布。油／气两相流动时气核中液滴与气相的平均滑移比约为0．7。     

T-型微流控通道中微液滴形成机制的CFD模拟

采用计算流体力学(CFD)方法,对宽型微米级T-型微通道中微液滴形成机制进行了数值模拟。通过与已有文献实验结果的对比,证明了数值模拟的准确性;发现液滴在微通道中的形成过程可分为液滴形成和成长、液滴与分散相的脱离和液滴从通道壁的脱落3个阶段。首次系统分析了通道壁的润湿性对液滴形成的影响,发现当分散相在通道壁上的接触角小于90°时,才能形成微液滴;通道壁越疏分散相,微液滴越容易形成,并且从通道壁上脱离的时间也越短。通过分别改变连续相的黏度、流速以及两相间界面张力,研究了毛细准数Ca对微液滴的形成机制及液滴大小的影响。发现在T-型通道中能形成液滴的范围内,Ca越大,则形成的微液滴体积越小;当Ca大于0.067时,微液滴的直径与连续相Ca的倒数之间存在明显的线性关系。     

多级雾化超重力旋转床中气液传质实验研究

利用传热强化与过程节能教育部重点实验室开发的多级雾化超重力旋转床，采用化学吸收的方法测定了其在不同操作条件下的体积传质系数，并根据双膜理论建立了旋转床中气液两相之间的传质模型．实验结果表明，多级雾化超重力旋转床气液两相间的体积传质系数随气液流量的增加而增大．文中还从实验数据中归纳出了液滴内的传质系数方程，指出丝网层的雾化使液滴在离心力的作用下高速旋转进入雾化区，由于液滴内循环非常剧烈，从而使多级雾化旋转床的液滴内传质系数较高．     

矩形微通道内液滴产生和运动特性实验研究

摘要： 借助于高速电荷耦合器件(CCD)相机,对宽125 μm、深300 μm的聚二甲基硅氧烷（PDMS）微通道内的液滴产生和流动进行了可视化实验研究,通过改变水（离散相）和硅油（连续相）的流量比,分析了液滴的长度、运动速率和产生频率的变化情况.结果表明：微通道内液滴的无量纲长度与水、油流量比之间存在着明显的线性关系;而液滴的运动速率比两相混合物的表观速率大.同时,提出了能够简单、准确描述液滴运动速率的实验拟合公式,并建立了预测液滴产生频率的模型.与实验结果对比发现,所建模型的预测值与实验值较吻合,两者偏差在± 12%以内.
关键词：中图分类号：文献标志码： A     

油滴与深油膜正碰撞的动力学分析

为揭示航空发动机轴承腔中润滑油滴与壁面油膜的碰撞特性,采用VOF方法建立了油滴与深油膜正碰撞的三维数值分析模型.通过数值计算,分析了油滴与深油膜正碰撞后溅射油膜与空腔的形貌演化与流动铺展过程,以及二次油滴的初始特性;探讨了油滴直径和碰撞速度对碰撞结果的影响.结果表明:碰撞形成的溅射油膜以油滴接触点为中心向外铺展,最终发展为冠状油膜,其间伴随有大量尺寸各异的二次油滴产生;油膜内部形成的空腔近似空间半球形状,二次油滴的直径呈对数正态分布;随着油滴直径和碰撞速度的增大,油冠高度、空腔深度和直径均增大;二次油滴直径分布区间随着油滴直径的增大和碰撞速度的减小而更加分散.与相关试验结果进行对比,验证了提出的数值分析模型的正确性与可靠性.     

双相(O/W)识别手性萃取苯基琥珀酸对映体的动力学研究

采用双相(O/W)识别体系对苯基琥珀酸对映体的萃取拆分过程进行动力学研究,对苯基琥珀对映体的萃取反应为一级反应;水相和有机相中使用的萃取剂分别为羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)以及L-酒石酸异丁酯(L-IBTA);考察搅拌速度、两相接触面积、水相中苯基琥珀酸对映体浓度、水相及有机相中萃取剂浓度、水相中pH对萃取初始速率的影响。在5℃时,双相识别体系萃取分离苯基琥珀酸的S-、R-型对映体的萃取速率常数分别为32.95×10 5m6.mol 2.s 1和16.18×10 5m6.mol 2.s 1。建立了双相识别体系萃取拆分苯基琥珀酸对映体过程的动力学模型。     

介电泳效应的液滴聚结过程与分布

基于Cahn-Hilliard建立Navier-Stokes两相流体动力学和电场Maxwell应力张量法的多物理场耦合模型,用于平行极板型、针型和圆环型电极的液滴聚结仿真.研究结果表明:较强的电场强度诱导分散相液滴聚结耗时较短,液滴链的结构和均匀度受电极形状和电场空间均匀性的影响较大;均匀电场诱导液滴成链较为均匀,并不受液滴数量的影响.在指针型和圆环型电极产生的非均匀电场只能在液滴数量较少的条件下,实现规则液滴链的生成.通过多物理场模型建模,仿真结果能够为静电纺丝、液滴合并、液泡回收等复杂微流体电学控制提供理论基础.     

地层H2S侵入时井筒压力变化规律及控制研究

随着我国酸性油气藏勘探开发的深入,处于对井控安全的考虑,需对酸性气体侵入后井筒多相流动及相态转变规律进行研究。针对H₂S特殊的物理性质,并考虑其在井筒内相态变化,建立了钻井过程中H₂S侵入时井筒流动与传热的数学模型。将井筒传热、压力与H₂S物性参数耦合迭代计算,给出了求解方法并编写程序进行数值计算。计算结果表明:井口回压较小时,H₂S在环空上升过程中由液态转化为气态,相态转变点上部为气液两相流,其压力梯度较小,下部为井筒单相流,其压力梯度较大。H₂S侵入速度对环空压力和相变井深均有影响。随着侵入量增大,井底压力先急剧减小,后基本保持不变,而相变井深先增大后减小。井口回压对井底压力影响较大。随着井口回压增大,井底压力增大,但影响程度逐渐减小。井口回压不仅可以控制井筒是否发生相变,而且对相变井深位置影响十分大。对是否考虑传热对相变井深和井底压力的影响进行了对比分析。研究对提高酸性油气藏开发勘探安全具有一定指导意义。     

基于水平集方法的共轴流型液滴形态关键参数研究

采用水平集方法对共轴流形的液滴成形进行计算和研究.以液-液两相流为研究对象，离散相为石蜡和庚烷混合物，连续相为纯水溶液.对离散相液体的进样速度、黏度和进样孔径大小分别进行了计算分析.离散相液体分别以15 ~ 48mm/s的速度进入半径1mm的圆孔通道，随着流速增大，喷射高度变长，周期规律性降低.同时提高离散相溶液的黏度可以有效降低液滴张力与拖曳力之间的作用时间，增大液滴生成频率和改善液滴均匀性.孔径大小直接影响进样口层流的入口速度，缩小孔径将使进样流速变化剧烈，挤压后的液滴生成尺寸相对较小.     

基于格子玻尔兹曼方法的二维T型微通道内液滴生成

采用格子玻尔兹曼方法中的伪势模型,模拟了密度比近似相同且不互溶的两液相在T型微通道内产生不同形态的液滴,模拟结果与实验结果相吻合。分析了毛细数、两相流量比及两相的黏度比等因素对生成的液滴尺寸和间距的影响,模拟结果所得各种因素间的数值公式也与实验结果相差无几,连续相的毛细数和两相流量比对液滴的尺寸和间距的影响比较大,两相的黏度比对液滴的影响微小。     

板式换热器内两相流流量分配的模拟及实验验证

针对带有分配器的钎焊板式换热器内各支路的气液流量分配特性建立了预测模型.基于各支路的压降平衡方程,分别建立了板间流道和分配器流道压降计算模型;基于分配器处的气液分离关系方程,分别建立了两相流体在分配器处相分离和在分配器入口处液膜分布的计算模型.通过将压降平衡方程、气液分离方程分开迭代计算,开发了适用于模型的求解算法.模拟结果与实验测试数据对比表明,换热器总压降的相对误差在±20%以内,两相区高度的相对误差在±13%以内.     

人溶菌酶的双水相萃取法分离

采用双水相体系直接从重组巴氏毕赤酵母发酵上清液中分离人溶菌酶,研究了体系中聚乙二醇(PEG)平均分子量,PEG、硫酸钠和氯化钠浓度,pH对人溶菌酶和总蛋白的分配系数、相体积比、萃取率和纯化因子的影响。结果表明:在PEG 4000、N a2SO4和N aC l质量分数分别为0.08、0.13、0.06,pH为5.6时,在室温下的双水相萃取率达96.63%,纯化因子为6.5。     

5709萃取镍(Ⅱ)的宏观动力学研究

采用改进的恒界面池进行了异己基磷酸（１－甲基－庚基）酯（国内代号５７０９）－正庚烷体系从硫酸介质中萃取镍（Ⅱ）的动力学研究，以实现钻、镍的萃取分离。研究了水相中镍浓度， ｐＨ值和有机相中 ５７０９的浓度，两相内搅拌器的转速，两相界面积和操作温度对镍（Ⅱ）萃取传质的影响。采用热力学方法处理了实验数据，并建立了相应的数学模型。结果表明，水相中镍离子的扩散和镍的１－２络合物生成的界面化学反应为主要控制步骤。     

丙酮/(NH4)2SO4双水相体系提取芦丁影响因素研究

【目的】研究丙酮/(NH4)2SO4双水相萃取体系对分离槐米中芦丁的影响因素。【方法】利用正交设计法进行优化,并把28.57%的硫酸铵溶液与等体积的70%的丙酮混合溶液,调至pH=9形成的双水相,两相的体积比(V上/V下)是1.62。【结果】萃取体系的上相中芦丁含量达到95.92%。【结论】丙酮/(NH4)2SO4双水相萃取体系分离芦丁具有良好的选择性。