水—液膜相间界面张力的测定

一种液膜的稳定性无论是在理论上还是应用上都是十分重要的问题。但是液膜的稳定性常常与一些重要的物理化学性质有密切关系,诸如界面张力,表面压、电化学性质、粘度等。因此测量这些性质对液膜体系不仅可以获得深入的了解;而且还可以估计液膜的稳定性。这里我们报告测量液——液界面张力的滴重法原理,装置和应用的一些结果。     

溢流式布膜铝板液膜厚度和润湿特性实验研究

为了探索高雷诺数(Re700)时平板降膜厚度规律和溢流式布膜方式下的润湿特性,设计并搭建了垂直铝板降膜实验台,采用电容测厚技术测量了Re为660～1 390时冷态水膜瞬时厚度的变化情况。利用文献数据着重分析了流动长度和Re对平均液膜厚度的影响,并通过图像处理法计算了加湿过程的润湿面积。实验结果表明:在研究工况范围内,随着Re的增大,液膜厚度的最大值、最小值、平均值、标准偏差、波动振幅均存在上升趋势;不同流动长度处液膜厚度存在较大差异,拟合出流动长度L为0.43 m处的平均液膜厚度的经验关联式,计算值和实验值的相对误差控制在±6%范围内;层流向紊流转换的临界Re约为500,临界Re之后的平均液膜厚度随Re的增长速率要高于之前的;在Re为15～200时,润湿比随着Re增加呈现波动增大的趋势,预测平板最小润湿流量约为0.27。     

液膜原理及其应用

本文介绍了一种新的分离技术——液膜分离。主要叙述了 Li,NN 以及Cussler 两学派的研究工作。对无载体液膜迁移、有载体的液膜迁移和液膜迁移理论分别进行了叙述。结合一些实例说明了液膜的应用。     

一种测量环状流液膜参数的传感器研究

在分析现有的测量技术的基础上,将近红外在线分析技术引入两相流测量领域,通过Fluent实验仿真分析导光管对流场的影响,构建基于近红外吸收技术的液膜参数测量传感器。根据近红外光谱吸收原理、功率谱测频和互相关测速算法等实验数据处理方法实现气液两相环状流液膜厚度及波动参数的测量。研究结果表明:该测量传感器具有非接触性、适用范围广等特点,可以有效反映局部液膜厚度随采样时间的变化,以及准确测量液膜波动参数,为研究气液两相环状流传质传热以及流动特性提供了一种可靠的实验测试方法。     

垂直上升气液环状流液膜参数多尺度分析

气液两相环状流是最常见、最典型的流型之一,广泛存在于工业应用领域,特别是在石油化工、空气调节冷却系统、核反应堆冷却等领域.利用近红外光吸收衰减技术对气液两相垂直上升环状流的重要流动参数——液膜厚度进行了测量,将与液膜厚度直接相关的光强时序信号利用小波变换的多尺度处理方法进行研究分析,获得其重构系数和功率谱;通过对采集到的时序信号的确定性和平均对角线长度2个递归参量进行了分析,得到了液膜表面扰动波的变化和入口参数之间的关系,为更好地认识液膜波动、演化提供了有效的技术手段.     

化学系液膜专题研究成绩显著

在液膜专题研究方面,我校化学系原有一定的基础,全国液膜专业委员会主任,《膜科学与技术》杂志编委严忠教授为该课题的主持人。近年来通过潜心研究,先后出版了《膜学入门》等著作,有一项科研成果获国家专利,在国内外学术刊物上发表论文50余篇,其中多数学术论文被美国《化学文摘》收录。这些论文对液膜的破乳、稳定性、液膜分析等方面提出了一些有价值的理论和实验结果。学术交流方面,我校除参加     

用高速摄影技术研究液膜从透平静叶出口边的撕裂

用高速摄影技术研究了液膜从透平静叶出口边的撕裂现象；设计了实际可靠的实验装置；得到了一系列关于高速气流速度ｖ∞和液膜量Ｑ对液膜撕裂长充ｌ和临界韦伯数Ｗｅｃｒ影响的结果。     

单波长溶液液膜厚度测量方法

提出基于朗伯-比尔定律的未知质量分数尿素水溶液液膜厚度测量方法,选取尿素水溶液吸收率对质量分数的变化率为0的波数位置(6 613.25 cm~(-1)),研制单波长半导体激光吸收光谱(DLAS)尿素水溶液液膜厚度测量系统。通过溶液液膜厚度可调(0~1 mm)的标准具对该方法测量精度进行验证。利用研制的单波长DLAS液膜测量系统对常温下水平透明石英玻璃板上的尿素水溶液液膜蒸发过程进行研究。研究结果表明:尿素水溶液液膜厚度测量平均相对误差约为1.50%,3次重复性实验厚度标准偏差小于24.68μm。在液膜蒸发初期,液膜厚度随时间的变化率很大;在蒸发阶段中期,液膜蒸发速率趋于稳定;但在蒸发阶段后期,剧烈的光束转向现象造成了强烈的数据波动。     

气-液两相流中液膜厚度的电阻抗法测量系统

在文中着重分析了传感器的工作机理,提出了传感器归一化和三电极传感器两种补偿措施,以克服流体电导率和介电常数变化引起的测量误差。本系统通过切换开关选择电导法或电容法测量导电和非导电流体,从而扩大了电阻抗法的适用范围。与测量系统适配的计算机对测量信号进行温度补偿和线性化处理,实时提供流体膜厚变化的情况。研制的电阻抗测量系统可连续检测两相流中液膜厚度。输出响应灵敏,测量范围可达0～4mm,抗干扰能力强,具有广泛的应用前景。     

平面蒸发薄液膜的稳定性分析

固体表面上形成的蒸发薄液膜，对微细空间内的传热有重要强化作用。论文对平面蒸发薄液膜的传热传质过程建立了物理模型，从汽－液界面上的边界条件得到无量纲液膜厚度随时间变化的发展方程。还探讨了液膜的稳定性特性。这种稳定性特性对热边界条件不敏感，但对工质扩散常数、界面温度梯度（Marangoni效应）的依赖较大。     

平板Poiseuille分层流动的线性稳定性

为了讨论平板Poiseuille分层流动的线性稳定性问题，在考虑液-液交界面存在互溶薄层（液膜）的基础上，研究了液膜位置、液膜厚度和液膜内黏性系数分布等因素对流动失稳临界雷诺数的影响。研究得出：①在液膜两边上黏性系数4阶以上导数值几乎不影响流动临界雷诺数；②当液膜中心远离临界层，并且厚度小于0．1时，对流动稳定性几乎没有影响；③当液膜中心接近临界层时，液膜厚度会对临界雷诺数产生很大影响．因此，改变液膜位置和膜厚可以用于流动稳定性控制，实现流动减阻．     

聚偏氟乙烯支撑液膜萃取乳酸

采用聚偏氟乙烯固体微孔膜,与溶解在煤油中的三烷基氧磷组成支撑液膜(SLM),分离稀水溶液中的乳酸。考察了pH值、料液浓度、载体浓度、温度、料液及解析液流量对传质速率的影响。同时进行了膜稳定性的定性研究。发现乳酸以分子形式通过SLM;载体浓度为40%时传质速率最大;SLM对乳酸的通量与稀水溶液中乳酸浓度成正比。料液和解析液预先用有机相饱和时,膜的稳定性可大大改善。     

基于激光诱导荧光的液膜温度场测量

将激光诱导荧光(PLIF)技术应用于自由降膜的温度场测量,非侵入、可视化地揭示了液膜的二维温度场分布和传热过程.提出了基于灰度优选平均的荧光强度提取方法,以及基于二维平面激光校准的液膜温度场测量方法,将液膜标定曲线的拟合相对误差由11.19%,减少至3.73%,,有效提高了PLIF测温的准确性.与PT1000测温对比实验结果表明,PLIF液膜测温最大相对误差低于3%,,多数情况下相对误差低于2%,,测温结果具备准确性和可靠性,可以有效实现液膜温度场的测量.     

基于超声波的气液两相分层流液膜厚度及流量的非介入测量

传统液膜厚度测量方法会干扰液膜流动进而引发测量偏差,为了克服传统测量方法的不足,提出了采用超声多普勒进行非介入式测量液膜厚度的新方法,通过超声多普勒流速仪测量气液界面回波信号,通过反射回波识别气液界面测得液膜厚度,通过对液膜速度分布曲线进行积分,还可获得液相质量流量。在气液两相流实验环道上开展了测试,液相折算速度范围为0.027~0.066 m/s,气相折算速度范围4.85~15.81 m/s。实验表明:液膜厚度的分辨率0.01 mm,液膜厚度最大测量误差4.32%,液膜质量流量最大误差5.0%。     

剪切液膜表面波的动力学特征和不稳定性

通过求解沿倾斜壁面下降的液膜表面波的Orr-Sommerfeld方程,得到了长波波速表达式,结合剪切力作用下液膜的流动状态,分析了表面波扰动在初始时刻的不稳定性.研究表明:剪切液膜流动存在3种状态,由界面剪切力和重力纵向分量gsin θ决定;表面张力和重力横向分量gcos θ为稳定性因素,重力的纵向分量为不稳定性因素;剪切力对表面波的不稳定性作用与气流方向、剪切力大小和液膜的流动状态密切相关,在相同雷诺数和剪切力下,正向剪切力对液膜稳定性的影响更为显著.     

铸膜液的流体热力学稳定性判据

用非平衡热力学理论研究了铸膜液的界面稳定性状况，得到铸膜液稳定性判据，并由此计算出过量分子作用势梯度的临界值，判据表明，铸膜液表面受到扰动而发生位移时，如果在单位时间内在表面法线方向相反的过量分子作用势梯度作的功大于重力，粘滞力及表面张力所作功这和，那么不稳定就会发生。     

球冠形液膜的动态特性研究

根据拉普拉斯公式,测量了球冠形液膜的拱高与附加压强之间的关系,验证了当球冠形液膜变成半球形液膜时,其附加压强最大.     

表面活性剂对支撑液膜体系提取柠檬酸的影响

利用支撑液膜从柠檬酸水溶液中提取柠檬酸，研究了Span类和Tween类非离子表面活性剂对支撑液膜体系的分离效率和稳定性的影响．实验结果表明，此种表面活性剂被引入体系后未对其提取效率和稳定性起到提高和加强的作用．     

竖直平板表面流动液膜厚度的实验研究

液膜厚度是研究液膜流动特性的重要参数,为了得到液膜流动过程中厚度的变化规律,对竖直平板表面上由重力驱动的水膜流动进行实验测量。自主设计并搭建降液膜流动实验台,利用电容式液膜测厚仪统计分析层流流动,距离入口25cm处的流动液膜厚度随时间的演化状况。实验结果表明：在时间域上,观测点的液膜厚度值不断发生变化。Re=297时,0至70 s内的流动液膜的波动性平稳,厚度平均值接近168.5um 。Re=462与Re=627时,在0至40 s时间段内波动较强烈,40至70 s的液膜流动趋于平稳状态。Re=814时,所测时间段0-70 s,液膜波动较剧烈,波动幅度增大。液膜厚度与雷诺数呈正线性相关关系。当Re=814时,每个时间点的液膜厚度在360um以上,高于其他三种不同雷诺数时的液膜厚度。高雷诺数时液膜的波动状况更加剧烈,减小雷诺数有利于形成光滑的液膜。从侧面体现出流动液膜具有不稳定性。     

刮膜式分子蒸馏装置中的液膜状态实验

采用电学测量法对刮膜式分子蒸馏过程中蒸发壁面上液膜的连续性和液膜厚度进行测量.根据蒸发器壁面上液膜分布对导电性的影响,通过对电压信号的分析,总结出判断壁面液膜连续性的判据:各点的电压必须非零且分布均匀;波动较大.根据液膜厚度与导电溶液电阻值之间的关系,得到了壁面上液膜的平均厚度在0.01,mm数量级;使用响应曲面法对实验数据进行处理,得到并验证了液膜厚度的二阶经验关联式.实验结果表明,对于刮膜式分子蒸馏装置,提高进料速度和转子转速有利于改善壁面上液膜的连续性,而且在不同进料速度下,影响液膜厚度的主要因素不同.研究结果为设计和使用刮膜式分子蒸馏提供了理论依据.