離子液體的物性估算及其醇溶液的微管流動(dòng)特性研究.pdf

1、微化工技術(shù)具傳熱傳質(zhì)效率高、容易放大和安全裕度高等優(yōu)點(diǎn)，在危險(xiǎn)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和強(qiáng)放熱反應(yīng)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。微管道中的流動(dòng)特性對(duì)微換熱器和微反應(yīng)器等微化工設(shè)備的設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有重要意義。離子液體是一種新型的綠色溶劑，具有可設(shè)計(jì)性，有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機(jī)溶劑用于化工生產(chǎn)中，因此研究離子液體的物性及其溶液的微管流動(dòng)特性對(duì)離子液體的工業(yè)化和微化工設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)具有重要意義。
　　含有離子的溶液與微管道表面接觸時(shí)，微管表面會(huì)帶上靜電荷，使溶

2、液中的正負(fù)電荷重新分布，在壁面附近形成雙電層，產(chǎn)生阻礙流體運(yùn)動(dòng)的電黏性效應(yīng)。當(dāng)微管尺度較小時(shí)，電黏性效應(yīng)可能會(huì)對(duì)其流動(dòng)特性產(chǎn)生顯著的影響。本文以乙醇和5種不同濃度的[C2mim][EtSO4]乙醇溶液為工質(zhì)，研究了其在三個(gè)不同內(nèi)徑的不銹鋼微管內(nèi)的層流流動(dòng)特性，并考察了電黏性效應(yīng)對(duì)其流動(dòng)過程的影響。
　　主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)靜態(tài)介電常數(shù)是研究電黏性效應(yīng)對(duì)微流動(dòng)影響的一個(gè)重要物性參數(shù)，為此論文提出了一種估算離子液體靜態(tài)

3、介電常數(shù)的基團(tuán)貢獻(xiàn)法。選擇了27個(gè)基團(tuán)對(duì)58種離子液體的128個(gè)靜態(tài)介電常數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，平均相對(duì)偏差為7.41％，遠(yuǎn)低于其它學(xué)者提出的估算模型。該方法簡(jiǎn)單可靠，能較好地用于不同溫度下離子液體靜態(tài)介電常數(shù)的估算。
　　(2)電導(dǎo)率也是電黏性效應(yīng)研究中的一個(gè)關(guān)鍵物性參數(shù)，基于Erying反應(yīng)速率理論和自由體積理論，論文提出了一種新的估算離子液體電導(dǎo)率的基團(tuán)貢獻(xiàn)法。對(duì)本文包含的124種離子液體，1016個(gè)電導(dǎo)率數(shù)據(jù)點(diǎn)，平均相對(duì)偏差為7

4、.89％。利用該模型計(jì)算了3種離子液體在不同溫度下的電導(dǎo)率以驗(yàn)證所提模型估算離子液體電導(dǎo)率的可靠性。
　　(3)測(cè)定了[C2mim][EtSO4]乙醇溶液在285.15-313.15K溫度范圍內(nèi)的密度和黏度，并以乙醇和10-6mol/L、10-5mol/L、10-4mol/L、10-3mol/L和0.1mol/L的[C2mim][EtSO4]乙醇溶液為工質(zhì)，研究了其在內(nèi)徑為0.353mm、0.254mm和0.129mm的不銹鋼微管