高黏体系中纳米颗粒稳定气泡的形变及破裂行为

采用高速摄像机研究了微通道内高黏流体中纳米颗粒稳定的气泡在流动过程中的形态及其对下游对称Y型分岔口处气泡破裂的影响。在直通道内运动气泡呈现出弹状、哑铃状和手榴弹状3种形态,气泡的形态主要受分散相流率影响。Y型分岔口处气泡的破裂流型主要为部分阻塞破裂,吸附有纳米颗粒的气泡的破裂周期较常规气泡更大,其破裂周期之差ΔTb随毛细管数Ca变化呈现出3种不同的规律:当Ca>0.042时,ΔTb为正且与Ca呈正相关;当Ca<0.042时,存在ΔTb为正且与Ca呈负相关和ΔTb为负且与Ca呈正相关两种情况。此外,变形气泡在Y型分岔口处呈现非对称破裂行为,其破裂的非对称性与气泡的变形程度相关,当Ca大于临界毛细管数CaCr时气泡尾部直径减小的速度加快,从而加剧气泡的变形,气泡破裂的非对称性显著增大。研究表明,吸附纳米颗粒的气泡的CaCr值与无颗粒体系中气泡相同,但吸附有纳米颗粒的手榴弹状气泡的形变程度更大,破裂的非对称性也更明显。

碳纳米管对炭纤维/聚碳酸酯复合材料界面结合性能的影响

为改善炭纤维和聚碳酸酯界面结合性能,制备了含碳纳米管的水性聚碳酸酯上浆剂和水性聚氨酯上浆剂,通过上浆工艺将碳纳米管引至炭纤维表面。分别采用单丝段裂法和定向纤维增强聚合物基复合材料垂直方向拉伸两种方法从微观和宏观两个角度研究了上浆剂种类及碳纳米管含量对复合材料界面结合性能的影响。结果表明:上浆剂可明显改善炭纤维/聚碳酸酯复合材料界面结合性能,由于优异的成膜性,聚氨酯上浆剂改善效果更明显;碳纳米管的加入对复合材料的界面性能有一定改善,在微观评价方法中,碳纳米管改善效果显著,因为碳纳米管可有效阻止界面滑移;在宏观评价中,碳纳米管改善效果不明显,主要是上浆剂的界面黏结发挥作用。

Y型微通道内纳米颗粒稳定气泡的完全阻塞破裂动力学

研究了Y型微通道吸附型纳米颗粒稳定气泡的完全阻塞破裂的动力学,破裂过程可划分为挤压阶段和快速夹断阶段,两阶段内无量纲气泡最小颈部宽度与时间均呈幂率关系。气泡破裂过程的颈部动力学表明颗粒的存在并不影响两阶段转变的临界颈部宽度,但吸附在气泡表面的颗粒层会减弱挤压阶段中连续相对气泡颈部的挤压作用,以及快速夹断阶段角区中连续相液体回流对气泡的挤压作用,进而阻碍气泡颈部的形变,延长了气泡的破裂过程。纳米颗粒稳定的气泡的指前因子m及幂率指数α均小于常规气泡,但其差值随着毛细管数Ca和气泡长度l_(0)的增大而减小,颗粒对气泡破裂过程的影响逐渐减弱。此外,纳米颗粒稳定的气泡的头部曲率略小于常规气泡,颗粒对完全阻塞破裂过程气泡头部动力学的影响可以忽略。

微液滴强化传质与化学反应的研究进展

气–液/液–液两相体系广泛存在于多种化工过程中,如精馏、吸收、萃取、多相反应等.传统宏观的两相接触方式存在接触面积小、传质效率低、反应速率慢等问题,而微液滴具有比表面积大、生成频率高、液滴系统相对独立等诸多优点,可极大强化相间传质和化学反应.将微液滴作为传质和反应的媒介,能够有效改善两相宏观接触的局限,已被广泛应用于各类化工单元操作中.本文综述了近年来关于微液滴强化相间传质与多相化学反应的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望.