试析微通道内气液两相流及传质研究

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1、天津大学硕士学位论文微通道内气液两相流及传质研究姓名：王东继申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：马友光20090501中文摘要随着微化工技术的发展，微通道内气液两相流的流动行为已成为化工领域的研究前沿和热点。本文对微通道内气液两相流的流型、空隙率、压力降和传质过程进行了研究。采用激光影像放大技术，观测了竖直放置的T形40gmx250gm和100gmxS00gm的两种矩形截面微通道内气液两相流的流型。实验发现了文献中从未报道过的稳定分层流型，而且微通道内的流型转换图与文献中的流型转换图差别很大。利用图像处理软件分析Y形100gmx400gm和T形100l

2、amx800gm两种矩形截面微通道中部的流型图照片得到空隙率仅，发现本实验中微通道内的空隙率仅与气体体积流率∥不再成线性关系，与常规尺度通道中的情况相差很大。通过测量Y形100gmx400gm和T形100gmx800gm两种矩形截面微通道进出口的压力来计算微通道内的压力降梯度ziP。发现对于矩形微通道来讲，通道的深宽比对其压力降梯度影响较大，而放置方式对其压力降梯度的影响不太明显。在实验数据的基础上，对已有两相摩擦系数函L2的计算公式进行改进，提出了新的预测公式。利用气体的P阿关系求出Y形100gmx400tam和T形100gmx800lam两种矩形截面微通

3、道内C02．水的液侧体积传质系数kLa，发现其比常规尺度气．液接触设备至少提高了3个数量级，说明微通道中的气液两相质量传递效果相比于宏观系统得到了明显强化。此外，还发现kLa同时受气液表观速率和气液两相流型的影响。在相同的气液两相流型下，kLa随气液表观速率的增大而增大，而对于不同的气液两相流型，液环流时kLa最大。关键词：微通道；流型；分层流；空隙率；压力降；质量传递ABSTRACTTwo-phaseflowinmierochannelhasbecomeanewfocusinchemicalengineeringfieldwiththedevelopmen

4、tofmicro—chemicaltechnology．Theaimofthisworkistostudytheflowpattern，voidfriction，pressuredropandmasstransferoftwo—phaseflowinmicrochannelchip．Theflowpatternoftwo—phaseflowwithintheTshape40I．tmx2501xmandthe100pm×800”mrectangularmicrochannelwereobservedusingthelaserimageamplifyingtec

5、hnique．Theexperimentalresultsshowthattheflowregimemapbythisexperimentvariesgreatlywiththatbyotherauthorg，andtheexistenceofstablestratifiedflowhasneverbeenreportedintheliterature．Voidfrictionawasgotfromtheanalysisoftheflowpattern·imageinthemiddleoftheTshape1001amx4001amandthe100I_tm

6、x800lxmrectangularmicrochannelbyphotoprocessingsoftware．Theexperimentaldatawasfitted，itwasfoundthatthevoidfraction伉inmicrochannelnolongerpresentedalinearrelationshipwithgasvolumeflowrate8，whichwasverydif话rentfromthesituationintheconventionalchannels．ThepressuredropziPofmicrochannel

7、wasobtainedbymeasuringtheimportandexportpressureoftheTshape1001amx400“mandthe1001xmx8001amrectangularmicrochannel．Itisshownthatfortherectangularmicrochannel，themicrochannel’Saspectratiohasmuchmoreeffectonitspressuredropgradient，whiletheplacingmannerofthemicrochannelhaslesseffect．On

8、thebasisoftheexperimentalr