表面张力对激光焊接熔池及匙孔的影响

基于FLUENT19.0软件,建立了激光焊接热-流耦合模型,对比分析了不同表面张力温度系数(为负值)对熔池流场的影响.结果表明,随着表面张力温度系数的减小,熔池后方顺时针漩涡的流动趋势逐渐减弱,甚至消失,而且焊接飞溅的数量增多.纵截面熔池长度逐渐增加,纵截面熔池流体最大流动速度逐渐增大,熔池横截面的面积逐渐减小.当表面张力温度系数为-2.5×10^(-4)N/(m·K)时,熔池长度平均值为3.28 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为2.89 m/s、熔池横截面面积的平均值为4.52 mm^(2);当表面张力温度系数为-3.5×10^(-4)N/(m·K)时,熔池长度平均值为3.73 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为3.53 m/s、熔池横截面面积的平均值为4.03 mm^(2);当表面张力温度系数为-4.9×10^(-4)N/(m·K)时,熔池长度平均值为4.14 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为4.09 m/s、熔池横截面面积的平均值为3.28 mm^(2).

改变聚合物表面张力的方法与案例

了解聚合物表面张力(或表面能),对研究聚合物在涂层、印刷、黏接等方面的操作具有重要指导意义[1]。本文介绍了聚合物表面张力定义和部分聚合物表面张力测试方法,分别对涂层、印刷、黏接过程中聚合物表面张力不适时,做出了改变聚合物表面张力的对应措施,结合案例进行一定的描述。解释了对涂层、印刷、黏接后样件检测其结果的主要试验方法。聚合物表面张力改变是较复杂的过程,涉及到聚合物各方面性能,改变表面张力目的是让聚合物发挥更大的作用,为人所用。

奥氏体不锈钢薄板激光焊表面张力驱动熔池形成的数值模拟分析

为探究奥氏体不锈钢薄板激光焊接过程中表面张力对熔池形状、熔池流速、熔池静压的影响,以期优化焊接工艺并提高焊接质量。基于数值模拟分析方法,建立了移动旋转高斯曲面体热源模型,通过改变Marangoni对流系数来模拟不同表面张力条件,分析其对熔池形成过程、熔池形状、流速及熔池内静压力的影响。模拟结果表明,表面张力是影响熔池形态和内部静压力的关键因素,表面张力指向熔池内部,驱动熔池向中心汇聚,从而促进熔池的形成;表面张力的大小与熔池峰值温度、熔深、深宽比呈负相关,与峰值流速、熔宽、熔池内部静压力呈正相关;铜衬底的加入显著增大了过冷度,加速了熔池的冷却,有助于避开奥氏体不锈钢的敏化温度区间。

最大气泡压力法测定溶液表面张力实验的优化设计

从测试溶液类型、实验数据的处理方法两方面对最大气泡压力法测定表面张力实验做出改进。改进后的实验将促使学生更深入地全面掌握溶液表面的性质如吸附现象、吸附量和表面活性剂的临界胶束浓度等,学生能够从本实验中获得知识最大化,拓展学生实验思路。此外,采用origin软件处理实验数据,有助于提高学生处理实验数据的能力,提高学生实验综合能力。

变形铂金板测定表面张力的校正方法

铂金板是平板法测量液体表面张力的关键元件,但频繁经历清洗和灼烧极易使其变形,导致测量结果不准确。更换新板不仅增加实验成本,也影响实验连续性。为此,提出了一种变形铂金板的校正方法。描述了平板法测量液体表面张力的工作原理,分析出影响变形铂金板测量不准确的原因在于其有效润湿长度不再等同于其周长;在此基础上建立了变形铂金板有效润湿长度的求解模型;设计了不同温度、不同试剂条件下使用变形铂金板测定表面张力实验,验证了该校正方法的准确性和有效性。结果表明,校正后变形铂金板所测得的表面张力与参考值的偏差在0.200 mN/m以内,相对偏差在0.50%以内,符合液体表面张力的测量需求。研究结果保证了变形铂金板测量表面张力的准确性,实现了铂金板的重复利用。

表面张力对化工单元操作过程的影响

表面张力对于液-气和固-气界面的化工单元操作过程有重要影响。从Kelvin公式出发,首先分析了沸腾给热中气泡生成的条件,并特别指出了现有教材存在的错误概念,在此基础上探讨了表面张力对沸腾给热和冷凝给热的影响。表面张力对填料塔和板式塔的传质操作过程的影响也进行了详细分析。

多函数模型拟合表面张力与浓度曲线的比较

为了更深入地研究表面张力的经典实验,利用Origin软件,采用多种函数模型对表面张力与浓度曲线分别进行拟合,并对每种函数拟合的优缺点加以讨论。其中对数函数拟合数学准确性较高,同时兼具物理意义,更贴切实况。明确了表面张力与浓度拟合的经典实验中以对数函数模型最为适宜。

基于问题导向的物理化学实验项目设计与改进——以液体表面张力测定为例

以日常生活现象(洗衣时的白色絮凝物)为切入点,通过问题导向,引导学生自主设计实验。将表面张力的测量融入探究生活现象背后化学原理的过程中,综合运用多种技术手段,建立“发现问题-探索实践-回归课本”的探索型实验模式,从而巩固学生对胶体与界面化学知识点的理解。改进后的实验内容更丰富,挑战度更高,综合性更强,趣味性更浓,有利于培养学生分析和解决问题的能力,能更好地培养学生的探究性思维。此外,本实验安全性较高,易于操作,对设备无特殊要求,非常适合本科教学实验。

调控NMVQ相表面张力对EPDM/NMVQ共混胶性能的影响

为提升三元乙丙橡胶(EPDM)和甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)的相容性,向低表面张力的MVQ中添加高表面张力的丁腈橡胶(XBNR/NBR/HNBR)进行改性;实验经接触角测试、表面张力的计算与相界面结构分析,研究了EPDM/改性硅橡胶(NMVQ)共混胶的相容性和力学性能变化。结果表明:NBR与MVQ并用可减小水接触角,提高表面张力,与EPDM共混,能显著增加相界面厚度,拉伸强度和拉断伸长率提升;添加NBR1043的共混胶耐高温性能优异,添加XNBR1072的共混胶耐热氧老化性能出色。

茶皂素的提取及其表面张力的测定与计算

茶籽经过榨油工艺后剩下的茶渣,经压缩后成为一块饼状的茶粕,茶粕中含有较丰富茶皂素。本文采用正交试验法设计了水浸提法从茶粕中提取茶皂素的实验,实验研究得到优化后的提取工艺为:温度90℃,浸提时间1.5h,pH 5,固液比1∶8。经过分析测定,茶皂素的提取率能达5%以上。本实验测定了不同质量浓度的茶皂素水溶液的-6表面张力,结果表明:pH为6时茶皂素的表面饱和吸附量为2.384×10 g/m2,临界胶束浓度为5.01 g/L,当达到临界胶束浓度时其表面张力为19.07 mN/m,茶皂素具有很好的表面活性。

两类农用棚膜防雾滴涂层表面张力

近些年,为了提高大棚的透光性,提高作物的产量和质量,农用棚膜亲水涂层得到广泛关注,市场上出现了各种亲水涂层。但是对于表面张力的研究却很少。为此,在聚乙烯(PE)薄膜上制备不同配比PVA/Al_(2)O_(3)亲水涂层及丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯和4-丙烯酰氧基二苯甲酮三元共聚物亲水涂层,测量了对于三种液体(水、二碘甲烷、甲酰胺)的接触角。利用几何平均(OW)法和Lifshitz-van der Waals/酸碱(LW/AB)法间接计算亲水涂层的表面张力,并与未处理PE薄膜和电晕处理的PE薄膜进行对比,发现亲水涂层的表面张力大于电晕处理的PE薄膜和未处理的PE薄膜;且OW法计算得到PVA/Al_(2)O_(3)亲水涂层比例为5∶3时表面张力最大;LW/AB法计算得到PVA/Al_(2)O_(3)亲水涂层比例为5∶2时表面张力最大。由原子力显微镜得到的PVA/Al_(2)O_(3)亲水涂层比例为5∶3时粗糙度最大。本研究可为农用棚膜防雾滴涂层的开发提供理论指导。

液体表面张力对超声雾化特性的影响分析

为进一步提升超声雾化技术的效果,利用自主研发的喷雾雾化效果测试装置,系统研究了液体表面张力对喷雾粒径与雾滴数密度的影响规律。研究结果表明:随着表面活性剂溶液质量分数增加,液体表面张力先降低、后趋于稳定,其中,非离子型表面活性剂3对溶液表面张力的降低效果最显著;随着表面活性剂3溶液质量分数的增大,液体雾化粒径先减小,在表面活性剂3质量分数增至0.015%后雾化粒径呈上升趋势;随着表面活性剂3溶液质量分数的增大,雾滴数密度呈先增大后减小的变化规律。该研究对提升超声雾化效果,增强其在粉尘控制、防灭火等领域的应用具有重要意义。

表面张力的定性定量分析

通过自制实验装置演示镜子起雾现象证明了液体表面张力的存在,同时也证明了表面活性剂对表面张力的大小存在影响.对于表面张力系数的测量,该实验定量装置提出了基于大气压强原理测量液体表面张力系数的新方法.实验发现,该实验定性定量装置具有精度更高、成本更低、可操作性更强等优点.

PSO算法应用于悬滴法表面张力的计算

基于悬滴法理论,通过编写杨氏—拉普拉斯(Young-Laplace)微分方程,改进了求解实际液滴曲线的最优化参数等环节,对液体的表面张力进行了测量研究。针对通过CCD获取的液滴图像,使用Canny算子提取实际液滴轮廓,用4~5阶龙格库塔法计算理论轮廓。对两条轮廓进行拟合的过程中,使用遗传算法(GA)和粒子群优化(PSO)算法进行参数优化,得到接近实际曲线的理论曲线。根据寻优得到的最优化参数,参与计算出液滴的表面张力。本文通过两种算法对常温液体进行测量,测量结果表明:PSO算法具有较高的准确性和稳定性,且PSO算法无需给定初值,适宜仪器使用实际。

表面张力模型对水平椭圆管外降膜流动传热数值计算结果的影响

采用VOF方法对水平椭圆管外降膜流动和换热进行了二维数值分析。研究了4种椭圆管管型在不同表面张力模型下的降膜流动和换热问题。结果表明,在椭圆管近壁处存在极薄的层流底层,对换热影响很大;在滞止区,流体涡流导致壁面换热系数波动较大。同时发现在椭圆管外降膜流动计算中,表面张力不可忽略,连续表面力(CSF)模型和连续表面应力(CSS)模型均能较好地体现椭圆管的壁面流动和换热情况,但CSF模型在上下滞止区的计算更为准确。此外,椭圆度对壁面传热系数影响也较为显著。椭圆度增大,换热增强,特别是当周向角θ=20°~180°时,换热增强尤为明显。

无碱玻璃熔体表面张力的研究与应用

基于玻璃熔体表面张力测试技术,研究玻璃纤维行业中,典型无碱配方玻璃(E玻璃)在高温液体状态下(即玻璃液)的熔体表面张力。在此基础上,结合无碱玻璃熔体的粘度性能,对其应用进行探究。结果表明:玻璃纤维行业中,CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)无碱玻璃,在1200~1500℃时,熔体的表面张力随着温度的升高而增大,有着近似线性的关系;等质量分数的B2O3替代CaO时,无碱玻璃熔体的表面张力减小,同时对温度的变化也更加敏感;对于玻璃纤维用典型无碱玻璃,其熔体可纺性指标k(表面张力γ与黏度η的比值)在2.4~10.4 mm/s范围内。

定量探究液体表面张力的再思考

《实验教学与仪器》2022年第10期刊登了一篇关于自制教具定量探究液体表面张力的文章《基于DISLab系统定量探究液体表面张力》。该文以拉脱法为原型,将拉脱法中的“金属环”改为“塑料板”,探究水的“单位面积的液体表面张力p”。质疑文中实验器材变更的科学性以及定义“单位面积的液体表面张力ρ”这一物理量的正确性,并从表面张力的定义出发,详细分析拉脱法的实验原理,以帮助学生切实理解相关知识。

溶液表面张力和表面吸附的理论与实验解读

表面张力和表面吸附是物理化学课程界面现象中的基本物理量。本文以正丁醇水溶液表面张力测定数据处理为例,从理论和实验角度分析了溶液表面张力和表面吸附量随表面活性剂浓度的变化关系。从气体分子在固体表面吸附量和表面活性剂分子在溶液表面吸附量定义的差异,分析了实验所得表面吸附量出现极大值的原因。论文研究对厘清界面科学的相关概念具有一定的借鉴作用。

一种超低表面张力高性能起泡剂的制备方法与性能测试

此高性能起泡剂适用于油气田开发领域,其起泡量高、泡沫稳定性好、高温条件下也能达到理想效果,可以很好地应运用于油气田钻井、洗井、压裂、排水采气等多个环节,包括如下重量百分比的组分,烷基糖苷20%~30%,椰子油脂肪酸丙氨酸钠3%~10%,月桂酰胺丙基氧化胺5%~10%,椰油酰胺丙基氧化胺1.0%~1.5%,十二烷基二甲基氧化胺5%~15%,硅树脂聚醚乳液0.5%~2%和去离子水35%~60%,其中综合最优配方为烷基糖苷25%,椰子油脂肪酸丙氨酸钠10%,月桂酰胺丙基氧化胺10%,椰油酰胺丙基氧化胺1%,十二烷基二甲基氧化胺10%,硅树脂聚醚乳液1%和去离子水43%。

低表面张力、透明吸附膜水基钢铁防锈剂的构建及其性能探究

本文以三乙醇胺硼酸酯等常见原料构建了一种环保无毒的高效水基钢铁防锈剂,该防锈剂具有较低的表面张力,原液和8%水溶液(质量浓度)表面张力值均小于40 mN/m;能够在钢铁表面形成牢固且均匀的透明吸附膜;经8%水溶液(质量浓度)防锈处理的标准Z30铸铁试片,在35℃、90%湿度的恒温恒湿箱中120 h不生锈。对比市售的三款水基防锈剂产品,本文所制备的水基防锈剂的各项性能均更为出色。