《具有吸濕性固體骨架的含水多孔介質熱濕遷移特性研究》是依託清華大學，由閔敬春擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：具有吸濕性固體骨架的含水多孔介質熱濕遷移特性研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：閔敬春
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
含水多孔介質的固體骨架按其是否具有吸收水分的能力可以劃分為吸濕性和非吸濕性兩種。製造業中大量使用的鑄造砂型是一種典型且頗具特色的多孔介質，它所擁有的固體骨架是由粘結劑粘結在一起的無數沙粒所組成，粘結層具有吸濕性。砂型中的水分可以分為兩種，即存在於空隙中的自由水和存在於粘結劑中的吸附水。本項目以砂型乾燥為背景，研究具有吸濕性固體骨架的含水多孔介質的熱濕遷移過程，建立物理數學模型，尋求可以有效求解模型方程的數值方法；系統研究含水多孔介質各種傳遞機制的耦合作用及相互影響，提出可以用來判斷不同傳遞機制相對重要性的準則關係；深入研究和分析固體骨架的吸附及濕潤特性對多孔介質熱濕遷移過程的影響。本項目研究涉及流體力學、非平衡熱力學、界面科學、表面物理化學、傳熱傳質學等，具有明顯的多學科交叉的特徵，研究成果不僅可以充實和拓寬多孔介質傳熱傳質的基礎理論，而且能夠促進上述各學科的相互滲透和發展。
結題摘要
含水多孔介質固體骨架按其是否具有吸收水分的能力可以分為吸濕性和非吸濕性兩種，分析表明固體骨架的吸濕效果只有在固體表面的自由水消失後才能發揮作用。本項目採用理論分析、數值模擬和實驗測量相結合的方法，以界面科學、熱力學、傳熱傳質學等基礎理論為指導，對含水多孔介質熱濕遷移特性開展了系列研究：首先研究了絕熱固壁表面和導熱性球形表面水膜蒸發特性，建立了水膜蒸發傳熱傳質的非穩態數學模型，研究了不同空氣條件和固壁參數對水膜蒸發特性的影響；針對空氣流過水麵時的對流傳熱傳質過程，研究了質量流密度對傳熱傳質特性的影響，探討了傳熱傳質類比關聯式的適用條件；建立了含水多孔介質熱濕遷移的非穩態物理數學模型，模型考慮毛細力推動的毛細流動、壓差推動的達西滲透、濃度差推動的分子擴散以及溫差傳熱與相變等諸多物理機制，同時採用水蒸氣的質量濃度作為對流傳質的驅動勢，系統研究了含水多孔介質熱濕遷移特性，探討了採用不同水蒸氣濃度作為傳質驅動勢時計算結果的差異；分析了多孔介質內部不同驅動勢對濕分遷移的貢獻，研究了多孔介質熱風乾燥進入乾區後固體骨架的吸附特性對介質乾燥特性的影響；模擬研究了孔隙內毛細壓力與飽和度的關係，給出了孔隙為球形腔時二者關係的解析表達式，數值研究了不同截面形狀毛細通道內彎液面的動態特性及毛細行為；此外還研究了多孔介質的生成方法，並結合格子-玻爾茲曼方法模擬研究了多孔介質孔隙尺度的流動特性。
