论文题目: 流体颗粒聚并过程研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 化学工程
作者: 魏超
导师: 罗和安
关键词: 流体颗粒,聚并,动力学,液膜减薄过程模型,靠近过程模型,耦合模型
文献来源: 湘潭大学
发表年度: 2005
论文摘要: 多年来，由于气泡和液滴的聚并在许多工业过程中如吸收、萃取、乳化、聚合物混合等等中有非常重要的作用，聚并研究已引起广泛关注。聚并过程包括流体颗粒之间的相互作用及挟持掖膜的排液减薄，因此它比破裂更复杂，使得其不论是理论还是实验研究都较破裂困难。 两流体颗粒的聚并过程通常认为有三个步骤：(1) 两流体颗粒的靠近接触，并挟持一层液膜；(2) 由于两流体颗粒的进一步靠近，所挟持液膜不断地排液、减薄；(3) 当液膜减薄到某一临界厚度时就可能发生破裂，从而发生聚并。由于影响流体颗粒聚并动力学行为的因素非常复杂，致使这方面的研究不得不借助大量的简化或假设。首先是将聚并过程分解为两个各不相关的过程进行孤立研究，并假设一个流体颗粒合并的概率函数。通常做法是：(1) 将两个靠近流体颗粒所挟持的液膜变薄直至破裂而合二为一的过程定义为液膜减薄过程，研究并确定这一过程所需的时间(所谓聚并时间t_C)；(2) 将两个流体颗粒相互靠近并保持接触的过程定义为靠近过程，研究它们保持接触的时间(t_I)；(3)根据这两个时间来假设一个合并概率函数。 实际上的聚并过程应该是一个不能分割的整体：两流体颗粒在一次相互接触过程中，在其相对运动速度、距离以及界面形状发生变化的同时，所挟持的液膜厚度也相应发生变化(不断排液减薄)。根据已有研究结果可知，流体颗粒接触时所挟持的液膜存在一个“临界厚度”，当液膜厚度等于或小于这一厚度时就可能发生破裂。两流体颗粒在一次相互接触过程中，当界面变形产生的“反弹力”足够抵消使两流体颗粒相互靠近的外力和惯性力时，两流体颗粒就开始分离，这时的液膜厚度即为此次接触达到的最小厚度。如果这一厚度小于或等于液膜破裂的临界厚度，聚并就发生，否则聚并不发生。 由此可见，将聚并过程解偶为两个相对独立过程的方法是有局限性的：人为决定这两个子过程不相关，而实际上它们是紧密相关的。其次是由这两个子过程获得的所谓接触作用时间和聚并时间来确定聚并发生的概率的理论依据不足。聚并可否发生的决定因素应该是：两流体颗粒在开始“反弹”前液膜减薄到的厚度
论文目录:
第1章 绪论
1.1.引言
1.2.传质相界面积的测试技术
1.3.传质相界面积的理论研究
1.3.1.单气泡的研究
1.3.2.多气泡或液滴的研究
1.4.气泡或液滴的聚并模型
1.4.1.气泡或液滴碰撞频率
1.4.2.气泡或液滴聚并效率
1.5.本课题的研究意义、研究目的及内容
1.5.1.研究意义
1.5.2.研究目的及内容
第2章 聚并过程的简单耦合模型
2.1.引言
2.2.Stefan-Reynolds减薄模型
2.3.Svendsen & Luo's靠近模型
2.4.靠近-减薄耦合模型及讨论
2.4.1.模型计算值与文献值的比较
2.4.2.液膜厚度随时间的变化规律
2.4.3.平面间挤压力随时间的变化规律
2.4.4.两流体颗粒半径之比和初始靠近速度的影响
2.4.5.物性参数的影响
2.5.小结
第3章 宽高径比的液膜减薄模型
3.1.引言
3.2.控制方程
3.3.压力方程
3.3.1.压力方程的解析解Ⅰ
3.3.2.压力方程的解析解Ⅱ
3.3.3.压力在液膜内的分布
3.4.速度方程在拟稳态情况下的解析解
3.4.1.齐次方程的通解
3.4.2.速度方程的解析解Ⅰ
3.4.3.速度方程的解析解Ⅱ
3.5.液膜减薄模型
3.6.小结
第4章 靠近过程模型的改进
4.1.引言
4.2.靠近过程模型的改进
4.3.结果与讨论
4.4.小结
第5章 聚并过程耦合模型
5.1.引言
5.2.聚并过程概率模型
5.2.1.初始液膜厚度的确定
5.2.2.初始液膜半径的确定
5.2.3.液膜破裂临界厚度
5.3.结果与讨论
5.3.1.减薄方程中待定常数的影响
5.3.2.模型计算值与文献值比较
5.3.3.初始液膜半径的影响
5.3.4.I_1(λ_1r_f)／I_0(λ_1r_f)=1的影响
5.3.5.初始靠近速度的影响
5.3.6.物性参数的影响
5.4.小结
第6章 总结与展望
参考文献
符号说明
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
发布时间: 2006-11-14
参考文献
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