温度及壁面剪切率对20μm圆管内简单液体流动特性的影响

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本文介绍了高低压实验台及恒温系统.同时介绍了高压下结合了粘压修正及滑移条件的管流P~Q关系.本文进行了低压下20μm微管内水及酒精在0~40℃的P~Q特性实验研究,来探索温度对微流动P~Q特性的影响.实验结果表明,与物理化学手册给出的实验数据进行比较,本组实验得出数据在不确定度范围内,没有表现出温度对微流动P~Q特性的影响.本文在低压恒温系统的基础上发展了微管粘度计.应用绝对测量法,粘度计的不确定度±2.4﹪;应用相对测量法,粘度计的不确定度±1.8﹪.温度调节范围0~40℃.微管粘度计结构特点为:实验段采用微管、制冷/加热方式采用热电效应、流量测量采用光电法.结构特点带来的性能特点为:所需液体为微升级(比现有商用超微量粘度计所需液体低一个量级以下),同时为毛细管粘度计的微型化提供了可能.本文同时还介绍了0~40MPa压力下,在石英微管及镀过OTS疏水膜后的20μm石英微管内,去离子水和异丙醇两种液体的P~Q特性,实验液体选用了去离子水及纯度大于99.7﹪的异丙醇.圆管壁面剪切率达到8×10<5>s<-1>(比现有文献中实验壁面剪切率高一个数量级),实验雷诺数小于65.实验结果表明在高压,高剪切率作用下,微管壁面处发生滑移:亲水壁面处去离子水滑移长度几乎与剪切率的0.78次方成正比,达到270nm;异丙醇的滑移长度几乎与剪切率的0.67次方成正比,达到200nm.在同样剪切率下异丙醇的滑移长度大于去离子水.在疏水壁面处去离子水和异丙醇的无量纲阻力系数随着压力的提高而下降,液体在微管壁面处发生了滑移.通过比较实验结果,作者认为去离子水的电导率变化引起了压力-流量特性的变化.由于时间关系,作者没有做进一步探索,建议有兴趣的读者进一步研究电导率对压力-流量特性的影响.
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