近临界区表面光散射法乙醇界面性质的实验研究

针对高温及近临界区流体界面性质测量难题,本文研究了表面光散射法在该温度区间流体表面张力和黏度的高精度测量方法。获取了饱和状态下乙醇在温度范围为303 K~T_c内的表面张力和黏度,并利用实验数据分别拟合了对应的van der Waals方程和含临界项的温度倒数多项式方程,在全温度范围内实验值与方程的偏差均在1.5%之内。同时分析了表面光散射法测量流体表面张力和黏度的测量扩展不确定度,当对比温度T_r=T/T_c0.9时,表面张力和黏度的测量不确定度分别为1%和2% (k=2);当对比温度0.90 T_r 0.99时,测量不确定度范围分别为1%~7%和2%~3%(k=2)。     

表面光散射法液体黏度和表面张力实验系统研制

基于气液界面表面波理论和表面光散射原理,本文研制了表面光散射液体黏度和表面张力实验系统,实验系统包括,实验光路、耐高压样品池控温系统和数据采集和处理系统组成。实验系统压力测试范围为0~10 MPa,温度测试范围为283~400 K,温度波动度小于±10 mK/10 h。采用光频外差的方法提取液体表面波信息,并通过数值求解表面波色散方程获得液体黏度和表面张力。利用参考物质甲苯检验了实验系统,本文获得的黏度值与参考方程的最大偏差为1.3%,平均偏差为0.52%;表面张力值与拟合值的最大偏差0.39%,平均偏差为0.23%。通过不确定度分析,本文搭建的系统测量黏度和表面张力的不确定度为别为2%和1%。     

碳酸二甲酯黏度和密度的实验测量

采用振动弦黏度/密度计对碳酸二甲酯的黏度与密度进行了实验研究,测量的温度范围为283～353 K,压力范围为0.1～20 MPa.实验系统黏度和密度测量的不确定度分别为±2%和±0.2%.利用得到的实验数据,分别拟合了碳酸二甲酯黏度和密度的关联方程.黏度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.47%,最大绝对偏差为2.06%;密度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.04%,最大绝对偏差为0.14%.最后将实验数据与文献数据进行了比较.为碳酸二甲酯作为替代燃料等研究提供了基础数据.     

R161/R134a混合物液相黏度和表面张力的实验研究

采用表面光散射法,对R161/R134a混合物的液相黏度和表面张力进行了实验研究,温度范围为293~368 K。将混合物的黏度和表面张力关联成组分和温度的函数,黏度实验值与拟合方程最大偏差为1.67%,平均绝对偏差为0.90%,表面张力实验值与拟合方程最大偏差为0.25 mN·m~(-1),平均绝对偏差为0.08 mN·m~(-1)。本文工作为R161/R134a混合制冷剂的研究提供可靠的热物性数据。     

落体法流体高压液相黏度实验系统

基于落体法原理研制了一套高压液相黏度实验测试系统,可测量的温度范围为293～363K,压力范围为0.1～45MPa。该套系统主要包括黏度计本体、落体下落时间测量系统、温度控制与测量系统、压力控制与测量系统等几部分。采用十二烷、十四烷、十六烷等物质对所研制的实验系统进行了标定,获得了其仪器系数,并确定了系统的黏度测量范围在0.576～4.081 mPa·s之间。在此基础上,测量了癸酸甲酯的高压液相黏度,并与文献结果进行了对比,验证了装置的可靠性,其测量的不确定度在3%以内。     

生物柴油及与正丁醇混合物的热物性实验研究

本文测量了常压下生物柴油及其与正丁醇混合物的密度、黏度和表面张力数据,温度范围分别为278~363K、313~363 K、293~353 K。对于密度测量,生物柴油的质量分数分别为80%、60%、50%、40%、20%;对于黏度测量,生物柴油的质量分数分别为80%、50%。同时采用不同模型对生物柴油及其与正丁醇二元混合物的密度、黏度、表面张力实验数据进行拟合,结果显示良好,拟合模型与实验数据的最大标准偏差分别为0.01%、1.56%、0.14%。     

深过冷Ni-15％Sn合金熔体表面张力研究

在电磁悬浮下实现了Ni-15％Sn合金的深过冷，最大过冷度为265K(0.16T_L)，结合悬浮液滴振荡法实验测定了Ni-15％Sn合金在1368—1915K范围内的表面张力.实验表明，在所测量温度范围内，表面张力随温度增加，连续线性递减，函数关系式为σ_Ni-15%Sn=1316.7—1.01(T-T_L)mN／m.根据表面张力的实验数据，理论计算了该合金的黏度系数和扩散系数，并在此基础上研究了合金的扩散激活能E_D和黏液活 关键词： 深过冷 电磁悬浮 表面张力 黏度系数 扩散系数     

R143a气相黏度的实验研究

采用振动盘黏度计对制冷剂R143a的气相黏度进行了实验研究,温度范围为299～338 K、压力范围为0.1～2.69MPa,黏度测量的不确定度为±2.0%.利用得到的实验数据,拟合了R143a的气相黏度方程,黏度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.20%,最大偏差为0.97%,可以满足工程应用.     

二乙二醇二甲醚密度和黏度的实验研究

采用振动弦黏度/密度计对二乙二醇二甲醚的密度和黏度进行了实验测量,测量的温度范围为243.15～323.15 K,压力范围为0.1～20 MPa。实验系统密度和黏度测量的不确定度分别为±0.2%和±2%。利用得到的实验数据,分别拟合了二乙二醇二甲醚密度和黏度的关联方程。密度实验数据与关联方程的平均绝对偏差为0.07%,最大绝对偏差为0.19%。黏度实验数据与关联方程的平均绝对偏差为0.83%,最大绝对偏差为2.20%。并对实验数据和文献数据进行了比较。为二乙二醇二甲醚的应用研究提供了基础物性数据。     

HFC-227ea液相黏度和密度的实验研究

利用振动弦黏度／密度计对1,1,1,2,3,3,3七氟丙烷（HFC-227ea）的黏度和密度进行了实验研究,温度范围为243．15-363．15K,压力范围为0．54-11．49MPa,黏度和密度实验测量的不确定度分别为4-2％和4-0．2％。利用获得的实验数据分别拟合了HFC-227ea黏度和密度方程。黏度实验数据与...     

基于范德瓦尔斯表面张力模式液滴撞击疏水壁面过程的研究

液滴撞击疏水壁面过程的研究在介观流体力学和微流体作用材料科学的研究中具有重要的理论意义和工程价值. 论文在SPH方法中引入范德瓦尔斯状态方程处理液滴表面张力, 考虑流体粒子之间远程吸引, 近程排斥的内部作用力, 提出了流体粒子与疏水壁面粒子间势能函数与表面张力相结合的作用模式. 通过模拟真空条件下两个静止的等体积液滴相互融合的过程, 验证了计算模式在模拟液滴的表面张力中的有效性. 采用该模式模拟的液滴撞击疏水壁面过程, 不仅能够有效地模拟液滴撞击壁面后的变形过程, 而且清晰地模拟出液滴的回弹、腾空以及二次撞壁现象的完整过程. 模拟结果与液滴撞击疏水壁面的实验结果以及VOF模拟结果符合较好, 表明本文所提出的表面张力和疏水壁面作用力处理模式对模拟液滴撞壁过程具有实际应用价值.     

Theoretical assessment on mixing properties of liquid Tl–Na alloys

Thermodynamic and structural properties of mixing of molten Tl–Na alloys at 673 K have been investigated using quasi-chemical model. To understand the mixing behaviour in more detail, emphasis is placed on the role of interaction energy term, and viscosity and surface tension of the alloys have also been analysed under statistical considerations. Our study shows negative deviation from the Raoultian behaviour in the properties of Tl–Na alloy thereby indicating hetero-coordination in the Tl–Na melt at 673 K in the full range of concentration. Theoretically, computed thermodynamic data at 673 K agree very well with the corresponding experimental data. The viscosities of the alloys computed from Kaptay equation show small negative deviation and those computed from Singh and Sommer’s formulation show small positive deviation from ideal values while the Budai-Benko-Kaptay equation predicts noticeable negative deviation in Na-rich end and positive deviation in Tl-rich end of the composition. The calculations of surface tension reveal that results obtained from layered structure approach and compound formation model are in good agreement in the Na-rich side and in reasonable agreement in Tl-rich side of the composition, while those computed from Butler equation show noticeable deviations in the intermediate compositions. Both the viscosity and surface tension of liquid Tl–Na alloys increase with addition of Tl-component, viscosity having approximately linear variation with concentration. The study shows that there is non-linear variation in surface composition with bulk concentration and for most of the compositions the surface of the alloy is enriched with Na-atoms which segregate to the surface.     

液态Sn-Cu钎料的黏滞性与润湿行为研究

金属熔体的黏度和表面张力都是与液态结构相关的敏感物理性质, 且存在一定的相互关系. 对于微电子封装材料而言, 黏度和表面张力均是影响其工艺性能的重要参量. 本文利用回转振动式高温熔体黏度仪测量了Sn-xCu (x = 0.7, 1.5, 2)钎料熔体在不同温度下的黏度值, 发现在一定温度范围内钎料熔体的黏度值存在突变, 可划分为低温区和高温区. 在各温区内, 黏温关系很好地符合Arrhenius方程, 在此基础上讨论了液态钎料的结构特征和演变规律. 同时, 利用黏度值计算了液态Sn-xCu钎料在相应温度下的表面张力, 并通过Sn-xCu钎料在Cu基板上的润湿铺展实验对计算结果进行验证. 结果显示, 润湿角和扩展率的测试结果与表面张力的计算结果具有很好的一致性, 表明通过熔体黏度值来计算锡基二元无铅钎料合金表面张力并评估其润湿性能的方法是可行的. 关键词： Sn-Cu钎料 黏度 表面张力 润湿性     

量子流体低温下表面张力数据的关联与计算

本文基于表面热力学理论和对比态原理,建立了一个量子流体表面张力的普遍化方程。这是一个含有两个与温度无关的半理论方程,通过四种纯量子流体低温下表面张力数据的关联与计算,所得结果与实验数据符合良好。本方法可供工程计算使用,其优点是使用简便,计算时只需少数已知参数（ｐｃ,Ｔｃ,Ｚｃ）即可。     

金属熔体表面张力数据的关联与计算

本文根据表面热力学理论和对比态原理,导出了一个金属熔体表面张力的计算公式,通过对五种碱金属熔体高温（４００～１５００ Ｋ）下表面张力数据计算检验,本公式计算精度较高,可供工程计算使用。本方法的优点是使用简便;在计算中只需少数已知参数,如 Ｐｃ、 Ｔｃ、 Ｚｃ即可。     

Ni-15%Mo合金熔体热物理性质的Monte Carlo模拟

采用EAM势对6×6×6的Ni-15%Mo合金熔体进行Monte Carlo模拟,通过对不同温度下获得的NVT系统的平衡态统计分析得出Ni-15%Mo合金熔体在过冷态和过热态时的热物理性质.通过构造系统生成新表面,表面张力做功使系统能量发生改变,从而得到液态表面张力的模拟结果.Ni-15%Mo合金熔体的表面张力在1500—2000 K的温度范围内,随温度的变化规律为σ=1.918-1.130×10^-3（T-T_m） N/m 关键词： Monte Carlo模拟 表面张力 比热 Ni-15%Mo合金     

Surface and transport properties of Au-In liquid alloys

Thermodynamic quantities on Au-In liquid alloys have been used as the input data for the interaction parameter calculations in the framework of the complex formation model (CFM). Once the interaction energies are computed the surface (surface tension and surface composition) and transport properties (chemical diffusion and viscosity) as well as the microscopic functions (concentration fluctuations in the long-wavelength limit and chemical short-range order parameter) have been calculated. The concentration and temperature dependent surface tension values have been compared with our new set of experimental data, obtained by the large drop method in the temperature range of T = 1273-1493 K. The anomalous change of surface tension for some alloy compositions may be attributed to a retention of order in the Au-In melts which is similar to the atomic arrangement in solid Au-In.     

Surface tension estimation of high temperature melts of the binary alloys Ag–Au

Abstract

Surface tension calculation of the binary alloys Ag–Au at the temperature of 1381 K, where Ag and Au have similar electronic structures and their atomic radii are comparable, are carried out in this study using several equations over entire composition range of Au. Apparently, the deviations from ideality of the bulk solutions, such as activities of Ag and Au are small and the maximum excess Gibbs free energy of mixing of the liquid phase is for instance ?4500 J/mol at X_Au = 0.5. Besides, the results obtained in Ag–Au alloys that at a constant temperature the surface tension increases with increasing composition while the surface tension decreases as the temperature increases for entire composition range of Au. Although data about surface tension of the Ag–Au alloy are limited, it was possible to make a comparison for the calculated results for the surface tension in this study with the available experimental data. Taken together, the average standard error analysis that especially the improved Guggenheim model in the other models gives the best agreement along with the experimental results at temperature 1383 K although almost all models are mutually in agreement with the other one.     

Determination of the Surface Tension of Liquid Fe77.5Cu13Mo9.5 Ternary Monotectic Alloy

Thermophysical properties of undercooled liquid monotectic alloys are usually difficult to be determined because of the great dittlculty in achieving large undercoolings. We measure the surface tension of liquid Fe77.5 Cu13Mo9.5 monotectic alloy by an electromagnetic oscillating drop method over a wide temperature range from 1577 to 1784 K, including both superheated and undercooled states. A good linear relationship exists between the surface tension and temperature. The surface tension value is 1.588 N/m at the monotectic temperature of 1703K, and its temperature coefficient is -3.7 × 10^-4 Nm^-1 K^-1. Based on the Butler equation, the surface tension is also calculated theoretically. The experimental and calculated results indicate that the effect of the enriched element on droplet surface is much more conspicuous than the other elements to decrease the surface tension.