微管中聚丙烯酰胺的減阻特性研究.pdf

1、微流體設(shè)備已被廣泛地應(yīng)用于電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，如微換熱器，微混合、微分離過程，燃料電池等。微尺度下的流動過程由于尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等因素的影響，相比常規(guī)尺度流動阻力會增大，而安全、清潔、高效、節(jié)能和可持續(xù)性是微流體設(shè)備所要達(dá)到的目標(biāo)，所以減少微尺度下的流動阻力具有重要意義。本文主要通過實(shí)驗(yàn)研究了聚丙烯酰胺(PAM)水溶液在不銹鋼微管內(nèi)的減阻特性并以去離子水的流動結(jié)果作為參考，使用Fluent軟件模擬了PAM水溶液和去離子

2、水的流動特性。本論文的主要內(nèi)容如下:
　　1.測量了PAM水溶液在溫度為285.15-306.15K范圍內(nèi)的密度值，在溫度為285.15-313.15K范圍內(nèi)的黏度值和溫度為288.15 K下的流變性能，通過類Arrhenius公式關(guān)聯(lián)了PAM水溶液的黏度數(shù)據(jù)并使用冪律模型關(guān)聯(lián)了PAM水溶液的流變性數(shù)據(jù)，均取得了較好的關(guān)聯(lián)效果。
　　2.研究了五種不同濃度的PAM(Mw=300 W和1000W)水溶液在管徑為116-1016

3、μm微圓管內(nèi)的減阻特性并以去離子水的流動結(jié)果作為參考。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在微管內(nèi)加入PAM后，層流區(qū)摩擦阻力曲線會偏離Poiseuille層流曲線，其摩擦曲線會位于Poiseuille層流凸線上方，在微管管徑越小和溶液濃度越大時，兩者之間的差別越明顯;在過渡區(qū)，微管內(nèi)會出現(xiàn)減阻現(xiàn)象，其過渡區(qū)范圍相比去離子水過渡區(qū)范圍會明顯變寬;在湍流區(qū)，流動體系的摩擦系數(shù)與去離子水的摩擦系數(shù)之間的差別會變小。
　　3.本實(shí)驗(yàn)在PAM重均分子量Mw=1

4、000W、管徑d=523μm、雷諾數(shù)Re=5016和PAM水溶液濃度c=30 ppm時，減阻率達(dá)到最大，此時DRmax(％)為59.30％。還提出了修正系數(shù)β來表示PAM的加入對流動過程的影響，并利用特征參數(shù)β來修正Moody方程，建立了用于計算PAM水溶液流動處于湍流狀態(tài)下摩擦系數(shù)的計算式，其計算值與實(shí)驗(yàn)值的平均絕對偏差A(yù)AD(％)為2.04％。
　　4.通過Fluent軟件對PAM水溶液和去離子水的流動特性進(jìn)行了模擬研究，并將