聚丙烯酰胺水溶液在多孔介質(zhì)中的流動與換熱實驗研究.pdf

1、分別以陽離子型和陰離子型的聚丙烯酰胺水溶液為實驗對象，研究質(zhì)量濃度、剪切速率、溫度對聚丙烯酰胺水溶液流變特性的影響。流變實驗結(jié)果表明，PAM水溶液在濃度為0.5-2.0g/L內(nèi)時，其表觀粘度呈現(xiàn)線性增長，隨著濃度升高而增加;表觀粘度隨著剪切速率的增大而減小;隨溫度的增加而降低。流動特性指數(shù)n和稠度系數(shù)K隨溫度、濃度的變化符合冪律流體特性。綜合溫度、濃度的影響，擬合出表觀粘度關于濃度、溫度的關聯(lián)式。通過對PAM水溶液粘彈性的測定，發(fā)現(xiàn)在實

2、驗濃度范圍內(nèi)，角頻率較低時，PAM溶液的粘性大于彈性。
　　采用水和PAM水溶液作為銅球顆粒填充的多孔介質(zhì)內(nèi)流動換熱的實驗流體，流動實驗發(fā)現(xiàn)，在雙對數(shù)坐標系中的低雷諾數(shù)區(qū)域，雷諾數(shù)增大，摩擦系數(shù)呈現(xiàn)線性下降的趨勢;同一濃度的PAM溶液，溫度升高，雷諾數(shù)Red相同時，對應的摩擦系數(shù)增大;溫度不變，濃度越高，非牛頓性越強的PAM溶液從Darcy流動區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)檫^渡區(qū)域的所需的臨界廣義雷諾數(shù)越小。
　　通過銅板加熱器給予多孔介質(zhì)恒定

3、的熱流密度，改變流體入口速度和PAM溶液的濃度，研究冪律流變參數(shù)對對流換熱系數(shù)的影響。實驗結(jié)果表明，保持流體入口溫度恒定，增大流速，水和PAM溶液的局部對流換熱系數(shù)都隨之增大，說明流速是加強多孔介質(zhì)內(nèi)對流換熱性能的重要參數(shù)。相同實驗工況下，對比水和PAM溶液在多孔介質(zhì)通道內(nèi)的局部表面對流換熱系數(shù)hx和無量綱長度x/De的曲線，發(fā)現(xiàn)水的換熱進口段較短，流入多孔介質(zhì)后很快達到換熱充分發(fā)展階段，PAM溶液的換熱進口段比水的長，流動一段比較長的