微通道內(nèi)單相及兩相流的流動和傳質(zhì)的數(shù)值研究.pdf

1、微反應(yīng)器由于具有尺度小、精度高、響應(yīng)快、性能好、成本低、過程強(qiáng)化且安全等優(yōu)點(diǎn)，得到了研究人員的密切關(guān)注。微通道是微反應(yīng)器的核心部件，研究微通道的性能是研究微反應(yīng)器的基礎(chǔ)。本文通過數(shù)值模擬的方法對微通道中單相流的流動和換熱以及氣液兩相流的流動和傳質(zhì)進(jìn)行了研究。
　　對于單相流流動和換熱，本文主要研究了微通道的當(dāng)量直徑、長徑比和高寬比這些因素對流動和換熱的影響規(guī)律。結(jié)果表明，在微通道中流體流動時的轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)比在常規(guī)尺寸通道中的值小得多

2、；隨著當(dāng)量直徑的減小，流體流動的泊肅葉數(shù)、阻力系數(shù)、努賽爾數(shù)、壓降都會相應(yīng)地增大；當(dāng)長徑比L/d>60，尤其是L/d>70時，可以不考慮微通道的入口效應(yīng)的影響；努賽爾數(shù)Nu隨著高寬比的減小而減小，且在層流流動時，高寬比對流體在矩形微通道內(nèi)的換熱特性影響比較明顯。
　　對于氣液兩相流的流動，本文通過數(shù)值模擬的方法模擬出了微通道中常見的幾種流型：氣泡流、彈狀流和液環(huán)流，并分別得到了以空氣-水和以空氣-乙醇為介質(zhì)的不同流型之間的流型轉(zhuǎn)換

3、圖和流型轉(zhuǎn)換線的關(guān)聯(lián)式，同時發(fā)現(xiàn)氣液兩相流的流速、表面張力以及入口角度對彈狀流氣泡液柱長度都有一定的影響，并對微通道內(nèi)的壓降以及壓力分布進(jìn)行了分析研究。
　　對于氣液兩相流的傳質(zhì)，本文模擬考察了氣泡的運(yùn)動速度、液膜的厚度、液膜的長度以及單元的長度對氣液兩相流傳質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氣泡的運(yùn)動速度的增加會加快氣泡帽和液膜的傳質(zhì)進(jìn)度，單元的長度的增加則會減緩氣泡帽和液膜的傳質(zhì)，而液膜的厚度和液膜的長度對氣泡帽和液膜的傳質(zhì)的影響隨著時間的