液滴间及液滴/固体壁面间相互作用力的测量与研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:romotic
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液—液分散体系被大量应用在石油、化工、冶金、生物、医药、环境、能源等众多领域之中,而液滴的聚并、破碎以及液滴附着或脱离壁面等行为对液—液两相流动有重要影响,从而影响过程效率与设备性能。因此,针对液滴行为展开机理性研究对优化液—液两相流相关过程至关重要。液滴间或液滴与壁面间的动态作用分别对液滴聚并以及液滴附着或脱离壁面有决定性的影响,对这些动态作用力进行测定将为液滴行为机理研究提供理论基础。目前,液滴受力的测定与研究已经成为相关领域的研究热点之一,然而现有的测量方法存在成本高、操作复杂等缺点,发展新的液滴作用力测量技术对于促进相关领域发展具有重要的推动作用。本论文建立了液滴轮廓与液滴所受作用力之间的定量关系,以此为基础,利用液滴形变作为微作用力探针,开发了测量液滴受力的新方法,并通过实验验证了测量方法的准确性,进而分别从理论和实验进行了误差分析,总结了影响新测量方法测量误差的关键因素。利用新方法,分别对液滴间相互作用力和液滴与壁面间作用力进行了测量和初步的规律研究。首先,测量了不同组成的水溶液中两正十四烷液滴相互靠近或远离过程中的相互作用力,考察了作用力随时间的变化规律,在明确了液滴间相互作用力由双电层斥力与水力学作用共同构成的前提下,分别研究了液滴相对运动速度以及连续相组成对于这两种力的影响。而后,针对经典的工业萃取体系—磷酸三丁酯(TBP)的煤油溶液/硝酸水溶液—展开了液滴间作用力测量工作,初步解释了工业过程中该体系分相难度随酸浓度变化而发生显著变化的现象。最后,在不同组成的溶液中考察了正十四烷液滴靠近有机玻璃(PMMA)表面过程中作用力的变化规律。
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