多孔介质的研究现状和历史_毕业论文

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多孔介质的研究现状和历史

国内外研究状况多孔介质的研究可以分为很多方面,基于多孔介质中发生的一些变化过程不同,研究的突出点也就不同了。例如,在石油开采、地下水的流动的方面,这时研究就着重研究多孔介质中的流动规律;在食品、粮食干燥方面,主要侧重于传质的研究;在高温多孔元件降温过程,生物机理中,既要研究多孔介质的传热过程也要考虑其中涉及的传质过程;又如关于沸腾换热过程的研究,这里面涉及相变(如液体的蒸发)换热以及气液两相间换热;在化学燃料床中,不仅包括物理传热,可能还包含一些化学变化的能量变化[8]。总之,不同的变化过程,我们研究的侧重点就不一样,但是他们中间都或多或少的涉及到一些物理化学变化,以及他们测中研究的物理量也不一样。86026

经过不少学者的长时间的研究,也基本上取得不少的成绩,主要可以归结为以下几点:

(1)从微观与宏观的角度,运用理论分析、数值模拟和实验研究方法,来建立和完善多孔介质的实验模拟模型。

(2)完善和发展一些测量原理与技术,尤其是对多孔介质内热湿迁移特性的相关测量时,需要完善其基本的数据系统,探索一些相关物理量(渗透率、表面张力、孔隙率等)的测试方法[9]。

(3)今后多孔介质传热传质主要研究方向为如何强化以工程应用为背景的多孔介质中传热传质效果。

虽然多孔介质自人们诞生以来就一直存在,但是人们对于多孔介质的研究的时间并不是很长,结果也不是很丰富。但是在关于多孔介质中物质和能量传递领域的研究也取得了及较多的成果,例如凝结蒸发理论、毛细管内流动理论圈、液体扩散转移理论和能量理论等,这些原理都可以用来说明热质在多孔介质内的物质迁移情况。然而对于多孔介质的研究仍然有如下一些困难:

(1)不能严谨的描述多孔介质的几何参数。如有人将多孔介质的颗粒形状及它的孔隙大小假设为均匀分布的,而实际并不均匀,与实际差距有点大。

(2)通常都会假设多孔介质的固液两相间会存在小区域相对热平衡状态。然而,实际几乎达不到那种理想的热力学平衡状态,都需要考虑固液相间的传热传质过程。

(3)一般情况子下,通常设定多孔介质的固体骨架为刚性的,但有些项目中的固体骨架也可能是可塑性的。

(4)实际多孔介质的传热传质过程不能深入研究一些物理-化学现象或所提出的理论没有充分考虑以下方面。比如热质弥散的效应、毛细管内流动的滞后效应等。

(5)深入的多孔介质的传热过程的研究的有关热质迁移特性的基础数据比较缺乏的,并且没有找到有效测试湿分的途径。

从50年代开始,我国就开始对多孔介质热质传递进行研究,期初主要是研究房屋保温保冷性能以及燃烧煤的干燥,经过几十年的不断研究发展,形成了很多有价值的理论。近期来,在国家的大力支持下,多孔介质热质传递成为“八五”国家自然科学基金重点项目之一,进而取得了以下几个方面科研成果:

(1)综合发展了多孔介质传热传质理论。

因为有毛细滞后现象,从而使研究起来十分复杂,使定量研究有一定的困难[11]成为在未饱和的含湿多孔介质中的热质传递过程中理论研究的难点。进过多年研究创建毛细滞后原理和细微多孔介质等温渗流的梯度准则,进而对造成毛细滞后的原因提出了突破性的见解,形成对毛细滞后定量描述[12]。

(2)以上述结论为基础,在测定方式和途径方面取得了突破性进展。

80年代起,我国在多孔介质热湿迁移性质展开了研究过程中,提出了平面热源法,通过测定相关的泡沫混凝土的当量导热系数[13]和当量导温系数[14],来导出导热系数λ[15],且使用动态热线法对导温系数与导热系数进行了测试。经过继续的研究,接着又发表了外界的环境对松散介质导热系数和导温系数的影响,同时测试了“加热-冷却”方法[16]。 (责任编辑:qin)