液体-液体相变与反常特性

绝大多数物质的液态密度随温度降低而增大,即常见的热胀冷缩现象.但存在一类物质,如水及第四主族的硅、锗等,其液态密度在一定温度范围内随温度的升高而增大,即密度反常现象.此外,该类物质还存在动力学反常(密度越大粒子运动越快)、热力学反常(热力学量的涨落随温度降低而升高)等其他反常特性.这类材料的化学性质千差万别,但却具有相似的物理反常特性.进一步的理论研究发现部分材料具有两种液态,即高密度液态和低密度液态,两者之间存在一级相变.因此,反常特性与液体-液体相变是否有直接关联是一个值得深入研究的课题.本文主要介绍了具有液体-液体相变的一类材料及其反常特性,包括高温高压下氢的液体-液体相变及其超临界现象,镓的反常特性及其与液体-液体相变的关联等.

超临界二氧化碳类液-类气区边界线数值分析

超临界二氧化碳(S-CO_(2))因在萃取、沉淀、热力循环及化学反应等方面有着十分广阔的应用前景,逐渐成为学术界的重要研究课题.由于在近临界区,可以观察到随温度或压力变化出现大量的物性异变现象,使得各国学者对流体临界点附近区域的研究产生了浓厚兴趣.随着分子动力学模拟技术的快速发展,该技术可辅助传统实验方法用于研究近临界流体的相关物性.为确定S-CO_(2)在近临界区Widom线范围及类液-类气区的分子结构特征,本文通过分子动力学模拟技术结合聚类分析,研究了温度和压力范围分别在300—350 K和5.5—18.5 MPa下,CO_(2)密度时间序列变异系数及偏度同Widom线和类液-类气区间的关系.结果表明:S-CO_(2)在近临界区Widom线的确定可通过连接密度时间序列曲线变异系数极大值点来确定,Widom线沿着临界点开始延伸直到350 K时停止;S-CO_(2)类液区和类气区的分子分布结构可以用数密度分布的偏度来区分,偏度在类气态时为正值,在类液态时为负值,而在Widom线上达到最大值.

过冷/闪沸/超临界燃料喷雾特性的试验研究

利用高速Mie散射成像技术和紫外吸收/可见光散射技术对过冷/闪沸/超临界喷雾的宏观特性(气相和液相的贯穿距离、投影面积)及浓度场进行了试验测量,探讨了超临界喷雾的雾化过程及伪沸线对雾化所起的作用。结果表明:超临界喷雾的雾化过程可由伪沸线划分为类液相喷射和类气相喷射;超临界喷雾液相贯穿距离和投影面积远小于过冷喷雾和闪沸喷雾;气相贯穿距离发展速度远快于过冷喷雾和闪沸喷雾,同一喷油压力下,气相投影面积随时间呈对数函数关系,并且与喷油温度几乎无关;喷射压力在5 MPa~20 MPa范围内,采用超临界喷射策略比提高喷油压力更有利于加快蒸发和提高雾化效果;超临界喷雾浓度分布更均匀。