微通道內(nèi)單相及兩相流的流動(dòng)和傳質(zhì)的數(shù)值研究.pdf

1、微反應(yīng)器由于具有尺度小、精度高、響應(yīng)快、性能好、成本低、過(guò)程強(qiáng)化且安全等優(yōu)點(diǎn)，得到了研究人員的密切關(guān)注。微通道是微反應(yīng)器的核心部件，研究微通道的性能是研究微反應(yīng)器的基礎(chǔ)。本文通過(guò)數(shù)值模擬的方法對(duì)微通道中單相流的流動(dòng)和換熱以及氣液兩相流的流動(dòng)和傳質(zhì)進(jìn)行了研究。
　　對(duì)于單相流流動(dòng)和換熱，本文主要研究了微通道的當(dāng)量直徑、長(zhǎng)徑比和高寬比這些因素對(duì)流動(dòng)和換熱的影響規(guī)律。結(jié)果表明，在微通道中流體流動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)比在常規(guī)尺寸通道中的值小得多

2、；隨著當(dāng)量直徑的減小，流體流動(dòng)的泊肅葉數(shù)、阻力系數(shù)、努賽爾數(shù)、壓降都會(huì)相應(yīng)地增大；當(dāng)長(zhǎng)徑比L/d>60，尤其是L/d>70時(shí)，可以不考慮微通道的入口效應(yīng)的影響；努賽爾數(shù)Nu隨著高寬比的減小而減小，且在層流流動(dòng)時(shí)，高寬比對(duì)流體在矩形微通道內(nèi)的換熱特性影響比較明顯。
　　對(duì)于氣液兩相流的流動(dòng)，本文通過(guò)數(shù)值模擬的方法模擬出了微通道中常見的幾種流型：氣泡流、彈狀流和液環(huán)流，并分別得到了以空氣-水和以空氣-乙醇為介質(zhì)的不同流型之間的流型轉(zhuǎn)換

3、圖和流型轉(zhuǎn)換線的關(guān)聯(lián)式，同時(shí)發(fā)現(xiàn)氣液兩相流的流速、表面張力以及入口角度對(duì)彈狀流氣泡液柱長(zhǎng)度都有一定的影響，并對(duì)微通道內(nèi)的壓降以及壓力分布進(jìn)行了分析研究。
　　對(duì)于氣液兩相流的傳質(zhì)，本文模擬考察了氣泡的運(yùn)動(dòng)速度、液膜的厚度、液膜的長(zhǎng)度以及單元的長(zhǎng)度對(duì)氣液兩相流傳質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氣泡的運(yùn)動(dòng)速度的增加會(huì)加快氣泡帽和液膜的傳質(zhì)進(jìn)度，單元的長(zhǎng)度的增加則會(huì)減緩氣泡帽和液膜的傳質(zhì)，而液膜的厚度和液膜的長(zhǎng)度對(duì)氣泡帽和液膜的傳質(zhì)的影響隨著時(shí)間的