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振动盘粘度计的研制及流体粘度的分子动力学模拟研究
点击次数:775 发布时间:2012-06-29
  粘度是流体介质的一个重要基础物性。它在热力工程、化学工程及很多工程应用中均有重要意义。粘度的研究方法有多种,其中由于理论以及经验、半经验公式进行的流体粘度研究要么精度不高、要么适用范围非常有限,所以可靠的数据还是来源于试验。
  
  气体粘度的试验一向比较少,这是因为气体粘度小而难于测量。目前国外进行气体粘度试验研究主要采用振动盘粘度计。振动盘粘度计的测量理论繁琐、结构复杂、各部件加工要求高、制作困难、设计和安装都需要考虑多种因素的相互影响。本文对振动盘粘度计的测量理论进行了深入研究,分析了在相对测量中采用虚部方程处理数据的原因,及直接测量参量的不确定度对zui终结果的影响。在此基础上研制了我国*台振动盘粘度计。研制中经多种方案的比较,制作了石英丝和钛镍丝两种悬挂系统;并根据试验台的要求制作了8031单片机信号采集系统,实现了高精度、大容量数据采集;针对我国现有加工水平,设计制作了手动激振和干式加热及温控系统;并针对数采系统编制了大量数据处理软件。试验中发现了影响系统误差的一个新的因素——振动相位角的影响,文中对此进行了仔细分析。针对系统误差可能产生的影响,从测量方法和测量软件两个方面进行了改进,使测量精度有较大提高。
  
  利用上述所建试验台位,作者进行了HFC152a和HFC125气体粘度的测量研究。HFC152a和HFC125是用以替代CFC12和CFC22的中、远期混合替代物的组分。本文测量了HFC152a气体的27个状态点的粘度,与文献值比较平均偏差2.9%,zui大偏差7.4%。HFC125气体粘度的数据在文献中至今未见有发表,本文测量了40个粘度数据,测量范围为286K至372K、0.3MPa至近饱和压力,所测数据可填补这方面的空白。
  
  利用计算机模拟技术计算流体的物性是物性研究与计算机模拟交叉产生的一个新的学科分支。用计算机模拟可以得到试验上难以测量的一些物性数据,并可作为检验理论和模型的一种有效手段。本文利用非平衡分子动力学方法自编程序对氩在三相点的粘度进行了模拟计算,并针对模型的特点,用预估—校正思想改进了Verlet算法,计算结果与文献的计算值和试验值很接近,表明该算法与所编程序可靠、正确。该项工作可为深入研究流体迁移性质的计算机模拟打下基础。
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