并行微通道中气液两相流分配特性及光测量的研究

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1、１＠Ａ審。矣束ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第－所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５ＬｉＭｋｉｍｉｌ．Ｈｈ＾ＨＨＬｔ＾．ｒ．硕±学位论文ＨＨ学科专业：化学工程谓’，作郎备张维华－飞ＨＫ指导教师；辛峰教授＾，ＩＭＰ－Ｍｆ中天津大学硏究生院？画２０１５年５月：．－ｎ．＇＂邏■．一纖ｊ＾■Ｍｉ，ｉＪｉｉｌｉＩ＇＇－ｒ．ｉｉ＇：＞／１（’．＇专＾：ｉ．：并行微通道中气液两相流分配特性及光测量的研究Investigationofdistributive

2、characteristicsandopticalmeasurementforgas-liquidflowinparallelmicrochannels学科专业：化学工程研究生：张维华指导教师：辛峰教授天津大学化工学院2015年5月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研巧成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：方

3、；巧年＾月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据岸进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：：导师签名成＂１王签字日期：Ｗ５年安月又７日签字日期；年月日摘要微化工技术是当前化学工程学科前沿，经过近几年的发展，已经成为过程强化的典型方法。本论文着眼于多通道微反应器内气液两相流的实验研究，采用廉价易得的内径为0.5mm的

4、毛细管制作了并行微通道反应器，并利用该装置进行了并行微通道内空气-水两相流的流动实验。本工作旨在探求新型的微通道数量放大模式和流体分配规律，为微反应器的工业应用奠定理论和实验基础。本实验证明了毛细管制作并行微通道的可行性，并有效利用该装置进行了空气-水两相流的实验研究和建模计算。实验设定气液两相的进口体积流速为1~20mL/min，并保持两相流速相同以生成气泡尺寸均一的Taylor流。并行子通道内的流型可以分为两个流区，分别是气泡流和两相分离区，其中，微通道内为气泡流时，流动比较稳定，气液尺寸参数比较均匀；相分离区内由于主通道内流动方向改变形成的涡流影响，流动十分不稳定。而且，体积流速越

5、大，两相分离区所占通道个数越多。为更好地描述和预测并行通道内该流型的状况，采用体积衡算和压强计算的方式，对该梳状并行微通道进行了建模过程，计算结果与实际情况符合很好，并通过简单的参数比较可以确定理想的实验操作区间。此外，本论文也报道了一种简便的新型光测量系统的搭建和测量实验。该检测系统基于红外光穿过不同介质时由于透过率差异而接收光强不同的原理，采用多条光纤安装于通道上方，成功应用于微通道内气液流动的气泡长度、流速和相含率测量，并且该方法高效可靠。关键词：梳状微通道；气液两相流；数量放大；模型；光测量ABSTRACTMicrotechnologyiscurrentlyaresearchfr

6、ontierofchemicalengineering,whichhasalsoturnintoatypicalmethodofprocessintensificationafterrecentyearsofdevelopment.Thisdissertationfocusonthegas-liquidflowexperimentsinmultichannelmicroreactors,usinglow-priceeasy-fabricatedcapillarieswithinnerdiameterof0.5mmtomakecomb-likemicrochannels,andinvest

7、igatingtheair-watertwo-phaseflowintheparallelmicrochannels.Aimingtoexplorenovelnumberingupmodelsandfluidsdistributionprinciple,thisworkattemptstoenrichthetheoreticalandexperimentalfundamentalsforindustrializationofmicr