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1、并行微通道內(nèi)氣液兩相流動(dòng)與傳質(zhì)的研究TheGas-LiquidTwo-PhaseFlowandMassTransferinParallelMicrochannels學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程研究生：白璐指導(dǎo)教師：馬友光教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一四年五月萬(wàn)方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢
2、獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日萬(wàn)方數(shù)據(jù)摘要微通道以其優(yōu)良的熱質(zhì)傳遞性能而受到廣泛關(guān)注，集成與放大是微化工技術(shù)工業(yè)
3、應(yīng)用的關(guān)鍵。本文采用高速攝像儀對(duì)不同氣液分布（內(nèi)置分布、外置分布、樹(shù)狀分布）結(jié)構(gòu)并行微通道內(nèi)氣液兩相流型、流動(dòng)分布、空隙率及傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。分別對(duì)各種并行微通道內(nèi)無(wú)相間傳質(zhì)的氣液兩相流型以及樹(shù)狀分布并行微通道內(nèi)伴有相間傳質(zhì)的氣液兩相流型進(jìn)行拍攝記錄，并繪制流型圖得到流型轉(zhuǎn)換線。采用各支通道內(nèi)的氣泡長(zhǎng)度、速度相對(duì)偏差及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)表述并行微通道內(nèi)氣液兩相分布的不均勻程度。對(duì)于三個(gè)分布角度依次增大（60°、90°、120°）的內(nèi)置分布并行微通道，各支通道內(nèi)氣泡長(zhǎng)度分布不均勻程度隨分布器分布角度、液相流率、液
4、相黏度的增大而增大；各支通道內(nèi)氣泡速度分布不均勻程度隨分布器分布角度、液相黏度的增大而減小，隨液相流率的增大先升高至一定值后減小。對(duì)于無(wú)相間傳質(zhì)的氣液兩相流動(dòng)，隨著液相流量及黏度的增大、氣相流量的降低，各支通道內(nèi)空隙率下降。伴有相間傳質(zhì)的氣液兩相流動(dòng)中，隨化學(xué)反應(yīng)速率的增大，并行微通道內(nèi)整體空隙率下降。采用圖像法對(duì)樹(shù)狀分布并行微通道內(nèi)不同濃度一乙醇胺吸收CO2過(guò)程的液側(cè)傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并與傳統(tǒng)反應(yīng)器中液側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著氣相流量和液相流量的增大，液側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù)均增大到一定值后趨于穩(wěn)定。
5、對(duì)于不同濃度的一乙醇胺水溶液吸收CO2過(guò)程，當(dāng)氣相流量較小時(shí)，液側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù)隨化學(xué)反應(yīng)速率的增大而減小；氣相流量較高時(shí)，液側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù)隨化學(xué)反應(yīng)速率的增大而增大。研究結(jié)果將有助于并行微通道的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及操作控制，實(shí)現(xiàn)均勻的氣液兩相分布及良好的傳質(zhì)性能。關(guān)鍵詞：并行微通道，氣液兩相流，流型，氣液分布，空隙率，傳質(zhì)系數(shù)萬(wàn)方數(shù)據(jù)ABSTRACTMicrochannelshavedrawnworldwideattentionsduetotheexcellentmassandheattransferperformance
6、s,whilethescale-upofmicrochannelsisanessentialissueinordertoachieverequiredthroughputforindustrialapplication.Ahigh-speedcamerawasusedtovisualizeandinvestigatethegas-liquidtwo-phaseflowpattern,flowdistribution,voidfractionandmasstransferprocessindifferentgas-
7、liquiddistributionstructure(internaldistribution,externaldistribution,branching)parallelmicrochannels.Gas-liquidflowpatternwithoutchemicalreactionindifferentstructureparallelmicrochannelsandgas-liquidflowpatternaccompaniedbychemicalreactioninbranchingparallel
8、microchannelswereobserved.Flowregimetransitionlineswereobtainedaccordingtotheflowregimemap.Therelativedeviationandtherelativestandarddeviationwereadoptedtoreflectthenon-uniformityoftwo-ph
