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微通道内催化表面气泡生长及脱离的可视化实验
  • ISSN号:0438-1157
  • 期刊名称:《化工学报》
  • 时间:0
  • 分类:O359.1[理学—流体力学;理学—力学] TQ021[化学工程]
  • 作者机构:[1]重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,重庆400030, [2]重庆大学工程热物理研究所,重庆400030
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51376203,51276208):国家杰出青年科学基金项目(51325602):高等学校慎士学科点专项科研基金项目(20120191110010).
中文摘要:

采用聚二甲基硅氧烷材料(PDMS)制备矩形截面的微通道,并在微通道壁面上沉积MnO_2,作为催化剂,采用高速摄影仪对通流过程中过氧化氢催化分解生成氧气气泡的过程进行了可视化实验研究,分析了反应物的浓度和流量对气泡生长速度及脱离直径的影响。结果表明:气泡在微通道内催化表面的生长及脱离过程呈周期性变化的趋势;气泡生长可以分为快速生长和缓慢生长两个阶段,当t〈3S时气泡处于快速生长阶段,催化反应主要受动力学控制,当,≥3s时扩散控制占主要地位,气泡生长速度随反应物浓度的升高而增大;气泡脱离直径受反应物浓度影响较小,受反应物流量影响较大,而且随液相反应物Reynolds数的增大线性降低。

英文摘要:

A rectangular microchannel was fabricated with polydimethylsiloxane (PDMS) material and MnO2 catalysts were deposited on the wall of the microchannel. The growth and detachment process of oxygen bubbles generated by the catalytic reaction of H_2O_2 solution were recorded by a high speed camera. The effects of reactant concentration and flow rate on bubble growth rate and detachment diameter were also analyzed. The growth and detachment process of bubbles generated on the catalytic surface in the microchannel occurred periodically. Moreover, the bubble growth consisted of two processes, the initial fast growth process and the later slow growth process. Before 3 s, the generated bubbles were in a fast growth period, and reaction kinetics dominated the process. However, after 3s, reaction rate was controlled by diffusion, resulting in the fact that bubble growth rate increased with increasing reactant concentration. In addition, bubble detachment diameter was slightly affected by reactant concentration, while it was significantly affected by reactant flow rate and dropped linearly as Reynolds number increased.

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期刊信息
  • 《化工学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:李静海
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgxb126@126.com
  • 电话:010-64519485
  • 国际标准刊号:ISSN:0438-1157
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1946/TQ
  • 邮发代号:2-370
  • 获奖情况:
  • 中国科协优秀期刊二等奖,化工部科技进步二等奖,北京全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35185