液體形態(tài)對顆粒堆積型多孔介質(zhì)傳遞特性的影響.pdf

1、多孔介質(zhì)的熱、質(zhì)傳遞現(xiàn)象廣泛地存在于自然界以及人類生活中，因此對多孔介質(zhì)熱、質(zhì)傳遞特性的研究具有極大的工程應用背景和科學價值。目前，對含濕多孔介質(zhì)的大部分研究主要是基于體積平均法，因而忽略了多孔介質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)對其的影響。從微細觀角度出發(fā)，對液體對含濕多孔介質(zhì)的表觀特征和宏觀傳輸特性的影響機理進行深入研究，這將有助于進一步了解含濕多孔介質(zhì)宏觀性質(zhì)的具體影響因素。
　　目前，對含濕多孔介質(zhì)導熱方面的理論研究主要側(cè)重于導熱系數(shù)與含濕率

2、、顆粒粒徑、溫度等關(guān)系的確定，實驗方面主要側(cè)重于研究導熱系數(shù)隨水分含量等因素的變化趨勢，而很少從微細觀角度研究水分對含濕多孔介質(zhì)表觀性質(zhì)和宏觀傳輸特性的影響機理。不同含濕率下，液體在含濕多孔介質(zhì)內(nèi)部呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，進而影響顆粒的聚集狀態(tài)，最終對含濕多孔介質(zhì)的表觀性質(zhì)和宏觀傳遞特性產(chǎn)生影響。
　　本文中選用玻璃珠模擬堆積顆粒性多孔介質(zhì)，選用純水、0.01mol/L NaCl和0.02mol/LKCl溶液為液相介質(zhì)，利用CCD結(jié)合體式

3、顯微鏡對含濕多孔介質(zhì)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)進行了觀察，并測量了含濕試樣在不同含濕率下的表觀體積，利用Hot Disk熱常數(shù)分析儀測量了不同含濕率下的含濕試樣的導熱系數(shù)，并采用兩相電極法對含濕試樣的電導率進行了測定。
　　通過微細觀觀察實驗發(fā)現(xiàn)，含濕率較低時液體在試樣內(nèi)部的主要存在形式為液橋，含濕率較高時液體主要以聯(lián)通形式存在。試樣內(nèi)部液體形態(tài)及分布的演化，導致液體對顆粒的作用力發(fā)生變化，進而影響顆粒的聚集狀態(tài)，最終導致含濕試樣表觀體積和導

4、熱系數(shù)的變化。另外，含濕試樣電導率的增長速率在不同的含濕率階段呈現(xiàn)出不同的趨勢，低含濕率時增長緩慢，而高含濕率時急劇增大，這與液體在試樣內(nèi)部的存在形態(tài)緊密相關(guān)。反言之，除了微細觀觀察實驗，也可以通過電導率的測試結(jié)果確定含濕多孔介質(zhì)內(nèi)部液體形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換的臨界含濕率。
　　本文基于具體實驗建立了理論模型，推導了液體形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換的臨界含濕率與液體在顆粒表面的表觀接觸角之間的函數(shù)關(guān)系，并通過理論計算結(jié)果與實驗結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)兩者具有較好的