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．     

液滴尺寸及其分布对乳化液极大堆砌分数的影响

以双流体模型为基础,通过质量守恒方程和动量守恒方程的耦合,提出了液－液两相系中弥散传质的连续波模型,由该模型得到弥散传质过程阻塞和弥散传质过程弱不稳定性产生的条件,计算了液滴尺寸及其分布对乳化液极大堆砌分数的影响,解释了剧变型乳化逆变和渐变型乳化逆变现象,研究结果表明,乳化逆变是由于弥散传质过程的不稳定性而引起的悬浮体型态的改变,随液滴尺寸多分散性的增大,极大堆砌分数增大;随液滴平均尺寸的增大,多分散性对极大堆砌分数的影响减弱,当韦伯数足够大时,液滴尺寸及其分布对乳化液极大堆砌分数无影响。     

毫米级液滴传质模型与实验研究

基于液滴运动特性分析,建立了单液滴吸收实验装置,测定了毫米级液滴传质系数。将液滴与气流间的相互作用和传质理论结合起来,揭示了液滴传质过程本质。通过对液滴内部化学平衡和传质机理进行分析讨论,理论推导出传质系数计算式,并以实验值和文献数据对传质系数进行参数回归。结果表明:得到的气、液分传质系数半经验计算式对喷淋塔内平均直径为2~3 mm液滴适用性好,为喷淋塔吸收模型的建立提供了可靠依据。     

超临界反溶剂过程中液滴传质行为模拟研究

在超临界反溶剂(SAS)过程中,液滴的传质行为是影响微粒尺寸和尺寸分布的关键因素.建立了有机溶液液滴与超临界反溶剂之间的传质模型,用于模拟超临界反溶剂制备超细微粒的传质过程.根据所建的模型,在不同温度和压力下,对超临界CO2和丙酮液滴进行了传质模拟研究.研究结果表明,对于CO2-丙酮溶液系统,随着压力和温度的升高,液滴直径膨胀的比率增大,液滴寿命缩短,液滴中心密度最大值增大,液滴达到饱和需要的时间增长.由于液滴膨胀和寿命是影响微粒形态分布的主要因素,最大液滴直径越大,液滴的存在时间越短,则反溶剂过程越迅速;过饱和度越大,成核速率越大,系统的扰动程度越大,因而获得的微粒尺寸就越小而且尺寸分布越均匀.     

基于介观分析的HT-PEM燃料电池阴极扩散层传质研究

目的研究高温质子交换膜燃料电池阴极扩散层中传质过程,解决扩散环境因素降低传质扩散效率的问题.方法基于Martini力场原理建立介观力学数学模型,采用Materals Studio软件中Mesocite模块构建气体与扩散层的粗粒化几何模型,通过介观动力学方法分析温度、扩散层孔隙曲折度、孔隙率和气体组分等因素对阴极扩散层中传质过程的影响,并根据均方位移研究不同因素对扩散系数的影响.结果随着温度升高,气体各组分在扩散层中的扩散系数增大;碳纳米管长度变大,氧气分子扩散系数下降,而水分子扩散系数上升;水分子质量分数增大,氧气分子的扩散系数下降,而水分子的扩散系数上升.结论在一定范围内增大扩散层的孔隙率以及降低反应时水分子的质量浓度会有利于反应气体的扩散,提高反应效率.     

Cu基亚稳难混溶合金液-液相变

通过气体雾化技术研究了Cu100-XFeX (X=15, 20, 30和40)合金的凝固行为. 考虑少量相液滴形核、扩散长大、空间迁移、凝固界面与液滴间的相互作用以及体积分数等共同影响因素,建立了能描述该类合金凝固组织演变动力学模型. 将数学模型与雾化液滴飞行过程中运动、传热和传质的控制方程相耦合,给出了数值求解方法,模拟计算了Cu基亚稳难混溶合金液-液相分离过程. 结果表明:富Fe粒子的平均尺寸随着Fe含量的增加而增大;少量相液滴形核发生在基体熔体过饱和度峰值附近;随着冷却速度的增大,雾化液滴中少量相液滴的形核率增大,但平均半径减小;少量相液滴在Marangoni迁移和与固/液界面相互排斥共同作用下,向雾化液滴中心迁移,使雾化粉末最终形成壳型组织结构.     

文摘预登

液滴尺寸及其分布对乳化液极大堆砌分数的影响刘　磊 ,王跃社 ,周芳德(西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室 ,710 0 49,西安 )以双流体模型为基础 ,通过质量守恒方程和动量守恒方程的耦合 ,提出了液液两相系中弥散传质的连续波模型 .由该模型得到弥散传质过程阻塞和弥散传质过程弱不稳定性产生的条件 ,解释了剧变型乳化逆变和渐变型乳化逆变现象 .应用该模型计算了液滴尺寸及其分布对乳化液极大堆砌分数的影响 .研究结果表明 ,乳化逆变是由于弥散传质过程的不稳定性而引起的悬浮体型态的改变 ,液滴尺寸及其分布对乳化液极大堆砌分数的…     

并流旋转床中液滴运动规律及发散型填料设计

液滴粒径是影响旋转床中气液传质的重要因素。通过分析液滴的运动和气体的流场特性,构建液滴在单级雾化并流旋转床中的二维运动模型,探索液滴群粒径分布。根据液滴速率和粒径分布确定填料的径向间距,设计了发散型丝网填料。该填料增大了相界比表面积,对提高传热传质效率,优化旋转床脱硫工艺具有一定的意义。     

膜吸收法天然气脱硫的数值分析

在双膜理论的基础上,建立了传质阻力方程和传质微分方程相结合的传质动力学模型。模拟了以N-甲基二乙醇胺(MDEA)为吸收液,聚丙烯疏水性中空纤维膜接触器吸收H2S的传质过程;并进行了相应的天然气脱硫实验。模拟结果显示:H2S脱除率随吸收液浓度和气相压力的增大而增大,随气体流量的增大而降低,模拟值和实验值吻合较好;气体流速的升高导致管内同一点处H2S的浓度也随之升高,开始时H2S浓度沿轴向降低速度较快,然后趋于平缓;随着轴向长度的增加,H2S浓度沿管程逐渐减小,其径向的下降幅度逐渐减弱。该模型能够预测给定操作条件下的脱硫率,并对膜组件的设计提供了一定的理论依据。     

结霜初期超疏水表面液滴生长的规律

为了研究结霜初期液滴在超疏水表面的生长规律,建立结霜初期超疏水表面液滴生长的分层模型,揭示液滴在生长过程中各层温差的分布特点,并深入研究表面接触角、面积分数、基底温度以及空气相对湿度对液滴生长的影响规律。研究结果表明:在结霜初期,液滴的Knudsen层以及主流连续区层这2部分的温差占基底过冷度的95%以上;随着表面接触角的增大,传质环节中的主流连续区层的温差减小,导致液滴生长减缓;面积分数S对液滴生长的影响较小,当S=0.04时,与其相关的热阻R_(we)仅约占液滴-翅片层总热阻的0.2%;液滴生长速率随着基底温度的降低和空气相对湿度的升高而升高。     

泡沫复合驱微观驱油特性分析

利用微观仿真光刻玻璃模型进行了驱油实验 ,对于亲水及亲油性不同的介质 ,利用图像采集系统将驱替过程的图像转化为计算机的数值信号 ,然后采用图像分析技术对碱表面活性剂聚合物泡沫复合驱的微观驱油特性进行了分析。特别对泡沫的挤压与占据作用、乳化油滴渗流、泡沫的选择性堵塞作用的分析结果表明 ,多元泡沫复合驱油过程中形成 3个条带 :前沿条带是混气复合体系及乳状液渗流 ;中间条带既有前沿条带中的两种渗流 ,也有泡沫渗流 ;后沿条带无油 ,以泡沫渗流为主。泡沫对驱扫盲端残余油有很大的优势 ,大泡将小泡挤入盲端 ,小泡将盲端中的油挤出。泡沫也具有明显的选择性堵塞作用 ,被驱出的油相及乳化的油滴可沿着泡沫之间的液膜绕过泡沫向前运移 ,这对于开发非均质性油藏极为有利。     

原油乳状液稳定性光学评价方法研究

以光散射原理为基础,建立了原油乳状液比表面积与时间的关系模型,进一步推导了原油乳状液衰变速率表达式。借助近红外扫描仪,评价了石油磺酸盐原油乳状液和碱原油乳状液两种体系的稳定性。红外扫描实验结果表明,碱原油乳状液体系、石油磺酸盐阴离子表面活性剂原油乳状液体系、OP-15非离子表面活性剂原油乳状液体系的半衰期分别为10.92,0.96,0.26 h。对各种原油乳状液体系的衰变速率进行了定量计算,计算结果表明,碱原油乳状液体系、石油磺酸盐阴离子表面活性剂原油乳状液体系、OP-15非离子表面活性剂原油乳状液体系的液珠衰变速率分别为0.000 652,0.055 6,0.121 8。计算结果和常规析水指数测定结果在分析原油乳状液稳定性方面具有一致性,验证了所建立的数学模型在原油乳状液稳定性评价中的可行性。     

十二烷基苯磺酸钠-碱复合体系乳化原油实验研究

分别使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)以及它和2种无机碱(NaOH、Na2CO3)、2种有机碱(三乙胺、乙醇胺)组成的复配体系与原油制备乳状液,采用脱水率作为主要指标分析乳状液的稳定性。SDBS和碱均存在一个最佳使用浓度,在此浓度下,SDBS和碱复配可发挥显著的协同效应,乳状液稳定性好,脱水率均低于15%。采用微观形态分析方法对相同浓度下不同含碱体系制备的乳状液进行对比分析,在碱存在的情况下,乳化油滴的粒径小、数量多且不易聚并;与SDBS-无机碱体系相比,SDBS-有机碱体系对原油的乳化效果较好。     

剪切流场中液滴形变模型的理论研究

从力学的角度出发，在由两个同心圆筒形成的旋转剪切流场中，分析油水乳化液中分散相液滴的受力及形变，推导出分散相液滴受力与液滴形变的相互关系。提出了剪切流场中液滴形变的三维力学模型，初步建立了拉伸率、收缩系数和剪切应力之间的关系。结果表明，如果测得液滴破裂的临界拉伸率，就很容易求得液滴破裂的临界剪切应力，从而可以应用分散相液滴的拉伸率或收缩系数来分析剪切对油水分离特性的影响。     

负载姜黄素的高浓度乳化物对乳化肠品质的影响

姜黄素具有很强的生理和药理活性,但在水中的低溶解度限制了其生物可接受度以及在食品工业中的应用。为了提高姜黄素的生物可接受度,发挥其抗氧化性能,采用超声方式将其溶解于亚麻籽油中。制备姜黄素-卵清分离蛋白高浓度乳化物,并在乳化肠生产中使用此高浓度乳化物替代背膘脂肪。研究姜黄素不同质量浓度(800、900、1000、1100、1200mg/L)时高浓度乳化物的抗氧化性、生物可接受度;以姜黄素高浓度乳化物按照不同质量分数(25%、50%、75%、100%)替代乳化肠中的背膘脂肪,测定乳化肠的质构、色差等性质。结果表明:1200mg/L姜黄素的抗氧化性能最好,且生物可接受度最好;进行背膘脂肪替代后,总体上看,乳化肠亮度及黄度值增加,蒸煮损失减小,硬度降低,弹性升高。综合考虑各项指标,以姜黄素高浓度乳化物替代75%的背膘脂肪是较为合适的替代率。最终的乳化肠背膘脂肪用量降低25%,在乳化肠油相中存在的姜黄素生物可接受度达到0.112mg/g。     

开环反应对E-20环氧树脂水性化过程的研究

研究接枝单体对E-20型环氧树脂分子中环氧基开环率的影响。采用自由基接枝共聚的方法对环氧树脂进行改性使其具有水溶性。以过氧化苯甲酰为引发剂,接枝单体拟选用丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯通过自由基反应接枝到E-20环氧树脂分子上,制备自乳化的环氧乳液。这种改性的环氧树脂乳液具有很低的有机挥发物,满足了当前提倡的绿色环保的要求。     

添加煤油对SBS改性乳化沥青性能的影响

将煤油加入阳离子乳液中,与改性沥青进行乳化,制备阳离子型改性乳化沥青.并在相同条件下,考察两种改性沥青乳化后的产品性能.结果表明:加入煤油后,可显著改善改性乳化沥青的稳定性和低温性能,并可有效调节沥青对温度的敏感性能.通过红外光谱分析表明煤油在改性乳化沥青中没有发生化学反应.     

小直径水滴惯性分离的实验研究

对湿法脱硫、烟气余热利用、湿法除尘等工业实践中气流携带小直径水滴的分离进行了实验研究 .在分析气流携带水滴机理的基础上 ,根据水滴的特性 ,研究了水滴的运动规律和动力学特性 ,分析了水滴的惯性分离机理以及各个因素对分离效率的影响 .结合正交实验结果 ,进行了正交实验的直观分析 .将正交实验结果和理论分析进行了比较 ,讨论了二者存在差异的原因 .本实验结果对于小直径水滴分离设备的工程设计具有一定的指导意义     

存在残余液体的微管道中的表面张力驱动流动

许多微流体系统涉及到存在残余液体的微管道中由表面张力驱动的注入流动问题。该文利用非定常N av ier-S tokes方程,采用VOF模型追踪运动界面,以CSF模型考虑表面张力的影响,使用有限体积法对存在不同形态残余液体的微管道中不可压缩流体的表面张力驱动的注入流动进行了数值模拟。结果表明,与不含残余液体的情况相比,管道内存在附着于管壁的液滴时,入口流量下降,但液体的注入效率反而略有提高;而管道内存在封闭液柱时,入口流量明显降低,而且会在管道中形成随液体一同运动的气泡,不利于液体注入。这些结论对于相关微流体系统的设计具有借鉴意义。     

以水性聚氨酯为乳化剂的丙烯酸酯乳胶的制备与性能研究

以水性聚氨酯(WPU)为高分子乳化剂进行丙烯酸酯乳液聚合,制备了聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳胶,探讨了影响乳胶粒径、黏度、稳定性、涂膜附着力和光泽度等性能的因素．此外,还将PUA乳胶和由小分子乳化剂制备的聚丙烯酸酯乳胶的稳定性和涂膜附着力进行了比较．结果表明,以WPU为乳化剂制备的乳胶稳定性和涂膜附着力优于用小分子乳化剂制得的乳胶．