学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

纳米流体强化气液传质研究

作　者: 张树杨
导　师: 唐忠利
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 纳米流体强化传质物性增强因子
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 96次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

纳米流体具有导热系数高、均匀、稳定的特点,使其成为强化传热研究热点。本文借鉴纳米流体用于强化传热方面的研究成果,通过对传热与传质机理之间共性与差异性的比较,对纳米流体气液传质的增强作用进行实验研究与理论分析。本文利用两步法制备了各种稳定的纳米流体,并采用沉降实验和扫描电镜（SEM）测定手段对纳米流体的悬浮稳定性和分散进行了分析。结果表明,制备得到的纳米流体具有良好的稳定和分散性能。在配制出稳定纳米流体的基础上,对其粘度和表面张力性质进行了研究。实验研究表明,纳米流体在低浓度下为牛顿型流体,粘度受纳米粒子体积含量影响最大,二者呈正比关系,颗粒粒径和温度也是重要影响因素。表面张力相对于基液变化不大,只是随着粒子体积含量的增加略有减小。设计并建立了一套纳米流体强化气体吸收试验装置,从气体泡状吸收质量传递过程的角度,探讨了纳米颗粒的加入对吸收过程的强化作用。气体吸收速率随着纳米流体中粒子体积含量的增加而增大,并且在吸收达到平衡时,液相中气含量会有略微上升。纳米颗粒的加入引发了基液内部的微对流,提高了基液的扩散性能,引入了传输效应,阻碍了气泡的聚并,增加了CO₂在流体中的气含率,进而强化了CO₂在纳米流体中的吸收速率。建立了一套水平气液界面传质模拟装置,利用粒子成像测速仪（PIV）对纳米流体-CO₂体系解析传质过程的液相内部微对流现象进行了定量分析。纳米流体微对流发生在液相主体中,随着粒子体积含量的增加而加剧,对流形状一般为滚筒状。气体的解析速度和涡量相对基液明显增加,纳米流体表现出较高的解析潜力。最后利用格子Boltzmann方法对纳米流体的流场情况进行了模拟,纳米粒子的加入,明显增大了流场的湍动强度,有利于能量和质量的传输。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章文献综述  9-21
  1.1 纳米流体的制备方法  9-15
    1.1.1 纳米流体的制备  9-12
    1.1.2 纳米流体的分散方法  12-14
    1.1.3 纳米流体分散稳定理论  14-15
  1.2 纳米流体强化传质研究  15-20
    1.2.1 纳米流体强化传质研究现状  15-17
    1.2.2 纳米流体强化传质机理  17-20
  1.3 本文工作  20-21
第二章纳米流体的制备  21-27
  2.1 前言  21-22
  2.2 纳米流体的制备步骤  22-23
  2.3 纳米流体悬浮稳定性分析  23-26
    2.3.1 纳米流体稳定性分析的方法  23-24
    2.3.2 稳定性分析实验  24-26
  2.4 小结  26-27
第三章纳米流体的输运性质实验研究  27-39
  3.1 前言  27
  3.2 纳米流体的粘度实验研究  27-34
    3.2.1 实验方法  27-28
    3.2.2 粘度测量结果与分析  28-34
      3.2.2.1 不同剪切速率时的流变特性  29-31
      3.2.2.2 纳米粒子体积含量对纳米流体粘度的影响  31-32
      3.2.2.3 颗粒粒径对纳米流体粘度的影响  32-33
      3.2.2.4 温度对纳米流体粘度的影响  33-34
  3.3 纳米流体的表面张力  34-38
    3.3.1 实验方法  34-36
    3.3.2 表面张力分析  36-38
      3.3.2.1 Si0_2-乙醇纳米流体的表面张力  36-37
      3.3.2.2 A1_20_3-乙醇纳米流体的表面张力  37
      3.3.2.3 MgO-乙醇纳米流体的表面张力  37-38
  3.4 小结  38-39
第四章纳米流体强化气液传质性能研究  39-65
  4.1 纳米流体中气体鼓泡吸收性能实验研究  39-45
    4.1.1 实验原理  39-41
    4.1.2 实验装置  41
    4.1.3 实验结果  41-45
      4.1.3.1 吸收浓度分布曲线  41-43
      4.1.3.2 吸收强化效果分析  43-45
  4.2 纳米流体传质过程中微对流现象实验研究  45-65
    4.2.1 PIV 的测量原理  45-47
    4.2.2 实验方法与步骤  47-49
      4.2.2.1 实验装置  47-48
      4.2.2.2 PIV 测试系统  48
      4.2.2.3 气液传质系统  48-49
      4.2.2.4 实验物系选择  49
    4.2.3 纳米流体传质过程中的微对流效应  49-52
    4.2.4 平均速度分析  52-59
      4.2.4.1 Si0_2-乙醇纳米流体  52-56
      4.2.4.2 A1_20_3-乙醇纳米流体  56-57
      4.2.4.3 传质速度增强因子  57-59
    4.2.5 涡量分析  59-65
      4.2.5.1 Φ~rot 图  60-62
      4.2.5.2 V~rot 图  62-65
第五章采用格子Boltzmann 方法模拟纳米流体的流场  65-77
  5.1 格子Boltzmann 方法的原理  65-67
  5.2 纳米流体流场的格子Boltzmann 模拟  67-71
    5.2.1 两相流的格子Boltzmann 方程模型  68-69
    5.2.2 纳米流体受外力处理  69-71
  5.3 模拟结果分析  71-77
    5.3.1 水的二维流动模拟  71-72
    5.3.2 纳米粒子存在下水的二维流动  72-77
第六章结论与建议  77-79
参考文献  79-84
发表论文和参加科研情况说明  84-85
致谢  85

纳米流体强化气液传质研究

内容摘要

全文目录

相似论文