納米流體強(qiáng)化氣液傳質(zhì)研究.pdf

1、納米流體具有導(dǎo)熱系數(shù)高、均勻、穩(wěn)定的特點(diǎn),使其成為強(qiáng)化傳熱研究熱點(diǎn)。本文借鑒納米流體用于強(qiáng)化傳熱方面的研究成果,通過對傳熱與傳質(zhì)機(jī)理之間共性與差異性的比較,對納米流體氣液傳質(zhì)的增強(qiáng)作用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究與理論分析。
　　 本文利用兩步法制備了各種穩(wěn)定的納米流體,并采用沉降實(shí)驗(yàn)和掃描電鏡(SEM)測定手段對納米流體的懸浮穩(wěn)定性和分散進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,制備得到的納米流體具有良好的穩(wěn)定和分散性能。在配制出穩(wěn)定納米流體的基礎(chǔ)上,對其粘度和

2、表面張力性質(zhì)進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)研究表明,納米流體在低濃度下為牛頓型流體,粘度受納米粒子體積含量影響最大,二者呈正比關(guān)系,顆粒粒徑和溫度也是重要影響因素。表面張力相對于基液變化不大,只是隨著粒子體積含量的增加略有減小。
　　 設(shè)計(jì)并建立了一套納米流體強(qiáng)化氣體吸收試驗(yàn)裝置,從氣體泡狀吸收質(zhì)量傳遞過程的角度,探討了納米顆粒的加入對吸收過程的強(qiáng)化作用。氣體吸收速率隨著納米流體中粒子體積含量的增加而增大,并且在吸收達(dá)到平衡時,液相中氣含量會

3、有略微上升。納米顆粒的加入引發(fā)了基液內(nèi)部的微對流,提高了基液的擴(kuò)散性能,引入了傳輸效應(yīng),阻礙了氣泡的聚并,增加了CO2在流體中的氣含率,進(jìn)而強(qiáng)化了CO2在納米流體中的吸收速率。
　　 建立了一套水平氣液界面?zhèn)髻|(zhì)模擬裝置,利用粒子成像測速儀(PIV)對納米流體-CO2體系解析傳質(zhì)過程的液相內(nèi)部微對流現(xiàn)象進(jìn)行了定量分析。納米流體微對流發(fā)生在液相主體中,隨著粒子體積含量的增加而加劇,對流形狀一般為滾筒狀。氣體的解析速度和渦量相對基液明