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化工学报 2016年第10期67卷 4080-4085页

作者：庄大伟杨艺菲胡海涛丁国良上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

管翅式换热器在析湿工况下会在翅片间形成大量液桥,液桥体积会影响换热器中冷凝水的排出。提出一种将液面弯曲线沿液桥三相接触线积分的方法计算竖直翅片间液桥体积,其中液桥三相接触线采用椭圆方程描述,液面弯曲线模型基于Young-Laplac... 详细信息

管翅式换热器在析湿工况下会在翅片间形成大量液桥,液桥体积会影响换热器中冷凝水的排出。提出一种将液面弯曲线沿液桥三相接触线积分的方法计算竖直翅片间液桥体积,其中液桥三相接触线采用椭圆方程描述,液面弯曲线模型基于Young-Laplace方程的计算结果拟合得到。通过液桥三相接触线与液面弯曲线观测实验对提出的液桥体积计算模型进行了验证,结果表明,95%的计算结果与实验的误差范围在±15%内,平均误差为7.12%。

关键词：液桥体积竖直翅片模型数值分析实验验证

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天然气水合物颗粒间液桥力的理论研究

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天然气工业 2013年第4期33卷 109-113页

作者：刘海红李玉星王武昌陈鹏中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

天然气水合物聚集堵塞管道是安全输气的一大威胁,而天然气水合物颗粒间的液桥力是决定天然气水合物颗粒聚集与否的主导力。为此,对天然气水合物颗粒间的液桥力进行了相关理论研究,明确了液桥力为静态液桥力和动态黏性力之和,进而分析了... 详细信息

天然气水合物聚集堵塞管道是安全输气的一大威胁,而天然气水合物颗粒间的液桥力是决定天然气水合物颗粒聚集与否的主导力。为此,对天然气水合物颗粒间的液桥力进行了相关理论研究,明确了液桥力为静态液桥力和动态黏性力之和,进而分析了接触角、半填充角、颗粒表面间距、颗粒粒径对天然气水合物颗粒间液桥力的影响。结果表明:接触角、半填充角、颗粒表面间距的增加以及天然气水合物颗粒粒径减小都可以有效降低甚至消除天然气水合物颗粒间的液桥力;通过添加表面活性剂增大接触角、添加防聚剂控制天然气水合物颗粒粒径以及增大体系中的水含量来增大半填充角都是降低颗粒间液桥力、防止颗粒聚集的有效手段。同时,还研究了液桥力与液桥破裂能、液桥体积的关系,结论表明:在颗粒表面间距大于液桥临界破裂距离的1/10时,液桥力随液桥体积增大而增大,而液桥破裂能与液桥体积无关。

关键词：天然气水合物液桥力颗粒粒径颗粒表面间距接触角半填充角液桥体积临界破裂距离液桥破裂能

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基于粒间毛细作用探讨界限含水量

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兰州理工大学学报 2018年第3期44卷 115-118页

作者：周凤玺张海威张家齐兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050

土的界限含水量是研究土体物理力学性质及工程分类的重要指标.通过建立两球形颗粒之间的液桥作用模型,采用环形近似的方法给出毛细作用力和液桥体积之间的定量关系,并通过分析毛细作用力随液桥体积的变化规律,从微观角度对土体的塑限和... 详细信息

土的界限含水量是研究土体物理力学性质及工程分类的重要指标.通过建立两球形颗粒之间的液桥作用模型,采用环形近似的方法给出毛细作用力和液桥体积之间的定量关系,并通过分析毛细作用力随液桥体积的变化规律,从微观角度对土体的塑限和液限进行探讨.参数分析结果表明,毛细作用随着液桥体积的增加先增大后减小;其随液桥体积的变化过程中有2个明显的拐点,即颗粒间的相互作用的状态变化存在界限含水量.本次研究从微观角度解释了土体稠度变化的特性,并为液塑限的概念化提供了理论依据.

关键词：液塑限毛细作用力液桥体积 Young-Laplace方程环形假设

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环境温度对单晶硅摩擦化学去除的影响机制

环境温度对单晶硅摩擦化学去除的影响机制

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作者：张鑫西南交通大学

学位级别：硕士

单晶硅因其优异的物理和化学特性被广泛用作微机电系统(MEMS)、集成电路(IC)和光电子元器件的结构功能材料。本文借助原子力显微镜(AFM)首先研究了不同温度对疏水单晶硅表面微观摩擦化学材料去除的影响规律,发现温度升高会同时改变界面... 详细信息

单晶硅因其优异的物理和化学特性被广泛用作微机电系统(MEMS)、集成电路(IC)和光电子元器件的结构功能材料。本文借助原子力显微镜(AFM)首先研究了不同温度对疏水单晶硅表面微观摩擦化学材料去除的影响规律,发现温度升高会同时改变界面吸附水膜体积和摩擦化学反应速率,进而影响微观磨损。在此基础上,通过控制环境相对湿度解析了温度单一因素对疏水硅表面摩擦化学材料去除的影响机理,证实了单晶硅摩擦化学磨损随温度升高仍然遵守反应动力学模型。最后,通过扫描电子显微镜和X射线能谱仪对磨痕和磨屑进行形貌和化学成分表征,探明了宏观尺度下温度对单晶硅磨损的影响规律,并结合微观实验机理为微机电系统的磨损和失效提供理论支持。本论文的主要结论如下:(1)探明了大气环境下温度对单晶硅摩擦化学去除的影响规律在潮湿大气环境下,使用二氧化硅探针对疏水硅样品进行微观磨损实验,结果表明磨损深度和体积随着温度的增加而减少,说明大气环境下温度的增加对单晶硅的摩擦化学去除存在抑制作用。同时,界面摩擦力和粘着力也随温度的增大而减小。温度对单晶硅纯机械去除的影响较小。在此基础上进一步对比了温度对不同晶面单晶硅表面磨损行为的差异,结果表明,在较低的温度下,影响不同晶面磨损量的主要因素是材料的原子结构,即原子面密度和层间距;随着环境温度的不断增大,由于表面氧化而导致不同晶面间的磨损量差异逐渐减小。(2)揭示了大气环境下温度对单晶硅材料去除的影响机制基于不同环境温度下单晶硅表面微观磨损实验结果,分析得出温度对单晶硅磨损的抑制作用主要来源于界面吸附水减少削弱了摩擦化学反应。研究结果表明,对磨副界面液桥体积与基底表面微观材料去除速率呈正比关系,即液桥体积越大,磨损速率越高。而温度升高导致环境相对湿度的急剧减少降低了单晶硅与二氧化硅探针之间的液桥体积,进而抑制单晶硅材料的微观摩擦化学去除。(3)通过控制环境相对湿度解析了温度对单晶硅摩擦化学磨损的影响机制研究结果表明,在相对湿度不变的情况下,单晶硅的磨损深度和体积随着温度的增加而增加,磨损过程中的摩擦力也随着温度的升高而增大。但是粘着力随温度的增加略微减少,归因于温度的升高导致半月板边界点与球心的连线与垂直方向夹角的减小。根据化学反应动力学模型,温度升高促进滑动界面摩擦化学反应,且摩擦化学磨损速率与温度之间的关系满足阿伦尼乌斯公式。(4)揭示了宏观尺度下温度对单晶硅材料去除的影响规律使用摩擦磨损实验机研究了宏观尺度下环境温度对材料去除的影响,结果表明,温度对机械去除的影响有限,而对摩擦化学去除过程影响显著。宏观尺度下,温度对单晶硅的材料去除的影响主要归因于温度升高导致相对湿度的降低,使得接触界面间参与摩擦化学反应的液桥体积降低从而抑制了磨损行为。当相对湿度恒定时,单晶硅的材料磨损随着温度的增加而加剧。宏观条件下实验结果与微观一致,使用扫描电子显微镜对磨屑形貌进行观察发现,纯机械去除产生的磨屑以棒状结构为主,而摩擦化学去除产生的磨屑形貌以“雪花”状结构为主。经过对不同温度下磨屑成分进行能谱分析发现随着温度的增加,磨屑中氧元素含量也随之增加。说明相对湿度不变的情况下,温度的增加促进了界面摩擦化学反应。

关键词：疏水硅温度液桥体积摩擦化学去除

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