微通道內(nèi)二氧化碳-水兩相流動(dòng)與傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、由于微反應(yīng)器在化工領(lǐng)域的巨大優(yōu)勢(shì)，微反應(yīng)器中的過(guò)程強(qiáng)化以及氣-液兩相流的研究受到了人們密切的關(guān)注。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)微通道內(nèi)氣-液兩相流動(dòng)和傳質(zhì)規(guī)律進(jìn)行了研究，旨在掌握微通道內(nèi)氣-液兩相流動(dòng)及傳質(zhì)規(guī)律，為后期強(qiáng)化微通道內(nèi)傳質(zhì)提供理論指導(dǎo)。
　　制備了1×1mm矩形截面微通道，矩形通道由親水性（θ=43.7°）的銅板加工制成，然后用十八烷基硫醇溶液處理得到疏水表面(θ=114.6°)，利用高速攝像儀考察了不同壁面潤(rùn)濕性下矩形微通道內(nèi)二氧

2、化碳-水氣-液兩相流型。在親水微通道中觀測(cè)到了泡狀流、泡狀-彈狀流、Taylor流，其中Taylor流是主要流型;在疏水微通道中觀測(cè)到了非對(duì)稱彈狀流、拉長(zhǎng)的非對(duì)稱彈狀流、分層流，其中拉長(zhǎng)的非對(duì)稱彈狀流和分層流是主要流型。
　　利用1×1mm矩形截面親水微通道和內(nèi)徑為1.08mm、1.26mm的圓形玻璃毛細(xì)管，選用二氧化碳-水為工作流體，利用高速攝像儀考察了氣、液表觀流速和通道當(dāng)量直徑對(duì)微通道內(nèi)Taylor流流體力學(xué)性質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)

3、表明，76.9％的氣泡的長(zhǎng)度通常為通道當(dāng)量直徑的2-5倍，85.3％的液彈的長(zhǎng)度通常為通道當(dāng)量直徑的1-4倍，77.4％的泰勒單元的長(zhǎng)度通常為通道當(dāng)量直徑的5-8倍;氣泡和液彈長(zhǎng)度大體上隨氣、液表觀流速之比的增大分別增大和減小，泰勒單元長(zhǎng)度隨氣相表觀流速變化復(fù)雜，但隨液相表觀流速的增大而減小;通道內(nèi)的氣泡、液彈和泰勒單元長(zhǎng)度隨通道當(dāng)量直徑的增大而增大;氣泡運(yùn)動(dòng)速度UB與液彈平均運(yùn)動(dòng)速度Uslug的大小關(guān)系為:Uslug＜UB＜1.28

4、Uslug。
　　搭建了微通道內(nèi)CO2-H2O氣-液兩相流動(dòng)及傳質(zhì)研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用酸堿滴定法測(cè)定微通道中CO2的吸收量，考察了氣、液表觀流速和通道壁面潤(rùn)濕性對(duì)微通道內(nèi)氣液傳質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)表明，微通道接觸器比常規(guī)尺度氣-液接觸設(shè)備的液側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù)kLa至少要高1～2個(gè)數(shù)量級(jí);隨著氣、液表觀流速的增大，液彈內(nèi)循環(huán)區(qū)域液體流動(dòng)速度增大，組分在液彈中的混合增強(qiáng)，同時(shí)，單位時(shí)間單位通道橫截面積通過(guò)的氣液兩相傳質(zhì)面積增大，故液側(cè)體積傳質(zhì)系