微通道內二氧化碳-水兩相流動與傳質實驗研究.pdf

1、由于微反應器在化工領域的巨大優(yōu)勢，微反應器中的過程強化以及氣-液兩相流的研究受到了人們密切的關注。本文通過實驗對微通道內氣-液兩相流動和傳質規(guī)律進行了研究，旨在掌握微通道內氣-液兩相流動及傳質規(guī)律，為后期強化微通道內傳質提供理論指導。
　　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濕性下矩形微通道內二氧

2、化碳-水氣-液兩相流型。在親水微通道中觀測到了泡狀流、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到了非對稱彈狀流、拉長的非對稱彈狀流、分層流，其中拉長的非對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徑為1.08mm、1.26mm的圓形玻璃毛細管，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量直徑對微通道內Taylor流流體力學性質的影響。實驗

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

4、Uslug。
　　搭建了微通道內CO2-H2O氣-液兩相流動及傳質研究實驗平臺，利用酸堿滴定法測定微通道中CO2的吸收量，考察了氣、液表觀流速和通道壁面潤濕性對微通道內氣液傳質的影響。實驗表明，微通道接觸器比常規(guī)尺度氣-液接觸設備的液側體積傳質系數(shù)kLa至少要高1～2個數(shù)量級;隨著氣、液表觀流速的增大，液彈內循環(huán)區(qū)域液體流動速度增大，組分在液彈中的混合增強，同時，單位時間單位通道橫截面積通過的氣液兩相傳質面積增大，故液側體積傳質系