超高压超临界撞击流技术的研究

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1、学校代码：10259学号：156091302密级：公开上海应用技术大学硕士学位论文题目：超高压超临界撞击流技术的研究英文题目：Studyonultrahighpressuresupercriticalimpingingstreamtechnology专业：机械设计与理论学院：机械工程学院研究方向：超高压微型撞击流姓名：陈王川导师：李光霁副教授2018年6月5日超高压超临界撞击流技术的研究摘要超高压撞击流是一种广泛应用于物料细化的技术，目前面临的主要问题是当撞击流中的压力高于一定值后，液体的扩散率降低、粘度增大，使撞击动能减少，不利于物料细化。因

2、而本文引入超临界CO2流体作为载体来改善这一现象，提出一种将超高压撞击流技术、微尺寸管道流动技术和超临界流体技术集于一体的新方法，用于制备微纳米液体颗粒。本文以对置式超高压超临界微射流装置为研究对象，首先对液滴破碎的机理进行理论研究，分析了管道边界层厚度对液滴破碎细化的影响，撞击能量在液滴破碎细化时的作用，采用碰撞韦伯数判断液滴对撞后的状态。发现撞击速度与液滴所受压力为影响液滴细化关键因素，建立撞击速度、撞击能量和液滴细化程度间的联系。其次研究超临界CO2流体的热力学性质，研究外界温度和压力变化对超临界CO2密度、粘度和比热容的改变以及对撞击流

3、效果产生的影响。研究发现温度和压力间存在竞争关系，在超高压状态下，压力变化对超临界CO2的影响占据主导。然后通过仿真研究微射流装置尺寸变化对撞击速度、湍流强度及撞击动能的影响。对比分析仿真结果，找出合适撞击流发生的装置尺寸，撞击距离为2mm，喷嘴直径为0.2mm。最后，通过水油乳化和胡萝卜素油基粉碎实验进行验证。实验结果表明：液态物料细化均达到微纳米级别。验证了超临界CO2流体的加入有助于改善撞击动能不足，仿真得出的优化结果有较好的可靠性。关键词：超临界CO2；超高压；机理分析；热力学性质；建模拟合StudyonUltrahighPressur

4、eSupercriticalImpingingStreamTechnologyAbstractUltrahighimpingingstreamisatechnologywidelyusedinmaterialcrush.Atpresent,themainproblemisthatwhenthepressureintheimpingingstreamishigherthanacertainvalue,thediffusionrateandviscosityoftheliquidarereducedandtheimpingingenergyisre

5、duced,whichwillhavebadeffectsonmaterialcrush.Inthispaper,supercriticalCO2fluidisintroducedasacarriertoimprovecrushingeffect.Anewmethod,whichcombinesultrahighpressureimpingingstreamtechnology,microsizepipeflowtechnologyandsupercriticalfluidtechnology,isproposedtopreparemicron

6、anoliquidparticles.Inthispaper,themechanismofthemicrojetdeviceisstudied.First,themechanismofdropletbreakageistheoreticallystudied.Theeffectofthethicknessoftheboundarylayeronthedropletfragmentationisanalyzed.Theeffectoftheimpingingenergyonthedropletbreakingandrefiningisanalyz

7、ed,andthecollisionWebernumberisusedtojudgethestateofthedropletafterthecollision.Itisfoundthattheimpingingvelocityandthepressureofthedropletarethekeyfactorsaffectingthedropletcrush,andtheconnectionbetweentheimpingingvelocityandtheimpingingenergy,theimpingingenergyandthedrople

8、tcrushdegreeisestablished.Secondly,thethermodynamicpropertiesofsupercritica