本文關鍵詞：并行微通道中氣液兩相流分配特性及光測量的研究

  更多相關文章： 梳狀微通道 氣液兩相流 數(shù)量放大 模型 光測量

【摘要】：微化工技術是當前化學工程學科前沿,經(jīng)過近幾年的發(fā)展,已經(jīng)成為過程強化的典型方法。本論文著眼于多通道微反應器內氣液兩相流的實驗研究,采用廉價易得的內徑為0.5 mm的毛細管制作了并行微通道反應器,并利用該裝置進行了并行微通道內空氣-水兩相流的流動實驗。本工作旨在探求新型的微通道數(shù)量放大模式和流體分配規(guī)律,為微反應器的工業(yè)應用奠定理論和實驗基礎。本實驗證明了毛細管制作并行微通道的可行性,并有效利用該裝置進行了空氣-水兩相流的實驗研究和建模計算。實驗設定氣液兩相的進口體積流速為1~20mL/min,并保持兩相流速相同以生成氣泡尺寸均一的Taylor流。并行子通道內的流型可以分為兩個流區(qū),分別是氣泡流和兩相分離區(qū),其中,微通道內為氣泡流時,流動比較穩(wěn)定,氣液尺寸參數(shù)比較均勻;相分離區(qū)內由于主通道內流動方向改變形成的渦流影響,流動十分不穩(wěn)定。而且,體積流速越大,兩相分離區(qū)所占通道個數(shù)越多。為更好地描述和預測并行通道內該流型的狀況,采用體積衡算和壓強計算的方式,對該梳狀并行微通道進行了建模過程,計算結果與實際情況符合很好,并通過簡單的參數(shù)比較可以確定理想的實驗操作區(qū)間。此外,本論文也報道了一種簡便的新型光測量系統(tǒng)的搭建和測量實驗。該檢測系統(tǒng)基于紅外光穿過不同介質時由于透過率差異而接收光強不同的原理,采用多條光纖安裝于通道上方,成功應用于微通道內氣液流動的氣泡長度、流速和相含率測量,并且該方法高效可靠。
【關鍵詞】：梳狀微通道 氣液兩相流 數(shù)量放大 模型 光測量
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ021
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 文獻綜述10-30
• 1.1 微反應器的概述10-15
• 1.1.1 微反應器的尺寸10-11
• 1.1.2 微反應器的特點11-12
• 1.1.3 微反應器的制作12-13
• 1.1.4 微反應器的應用13-15
• 1.2 微通道反應器的研究方法15-19
• 1.2.1 實驗方法15-16
• 1.2.2 數(shù)值模擬方法16-17
• 1.2.3 模型方法17-19
• 1.3 微通道內氣液兩相流的研究19-25
• 1.3.1 單通道內氣液兩相流的研究20-22
• 1.3.2 通道結構對氣液兩相流的影響22-23
• 1.3.3 多通道內氣液兩相流的研究23-24
• 1.3.4 微通道內氣液兩相流穩(wěn)定性研究24-25
• 1.4 微反應器放大的研究25-27
• 1.4.1 微反應器的結構層次25-26
• 1.4.2 微反應器數(shù)量放大策略26
• 1.4.3 微反應器放大實例26-27
• 1.5 微通道反應器的研究現(xiàn)狀及展望27-29
• 1.6 課題的提出及主要工作29-30
• 第二章 梳狀微通道內氣液兩相流的實驗研究30-41
• 2.1 研究目標及準備工作30-32
• 2.1.1 研究目標31
• 2.1.2 實驗體系及條件的選擇31-32
• 2.2 實驗裝置及流程32-35
• 2.2.1 梳狀微通道的制作32-33
• 2.2.2 實驗儀器與試劑33-34
• 2.2.3 檢測手段34
• 2.2.4 實驗流程34-35
• 2.3 實驗結果及分析35-41
• 2.3.1 圖片處理方法35-37
• 2.3.2 氣液柱尺寸37-38
• 2.3.3 流體速度38-39
• 2.3.4 氣液分布39-41
• 第三章 梳狀微通道內氣液兩相流的模型化研究41-51
• 3.1 流型分區(qū)41-42
• 3.2 主通道內氣液柱參數(shù)42-43
• 3.3 主要假定43
• 3.4 主要計算43-45
• 3.4.1 膜厚的計算43-44
• 3.4.2 氣液柱流動中的體積守恒44
• 3.4.3 體積流速的衡算44-45
• 3.4.4 微通道進口處的壓力衡算45
• 3.5 計算過程及結果45-47
• 3.6 對操作條件的預測47-51
• 3.6.1 操作下限47-49
• 3.6.2 操作上限49
• 3.6.3 操作條件的實驗驗證49-51
• 第四章 微通道的光測量系統(tǒng)51-58
• 4.1 檢測原理與實現(xiàn)51-53
• 4.2 器件選購及系統(tǒng)搭建53-56
• 4.2.1 器件選購53-54
• 4.2.2 系統(tǒng)搭建過程54-56
• 4.3 光測量系統(tǒng)效果評價56-58
• 4.3.1 實驗裝置及流程56
• 4.3.2 實驗結果及分析56-58
• 第五章 結論及展望58-60
• 5.1 結論58
• 5.2 展望58-60
• 主要符號說明60-62
• 參考文獻62-71
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明71-72
• 致謝72-73

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