探針法測(cè)量微細(xì)顆粒固定床有效熱導(dǎo)率

張心怡，鄭藝華，馮守玲

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探針法測(cè)量微細(xì)顆粒固定床有效熱導(dǎo)率

張心怡，鄭藝華，馮守玲

（青島大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東青島 266071）

針對(duì)微小反應(yīng)器內(nèi)多孔介質(zhì)涉及的復(fù)雜熱質(zhì)傳遞問題，設(shè)計(jì)并搭建熱導(dǎo)率測(cè)試裝置，經(jīng)標(biāo)定，測(cè)量誤差控制在2.97%內(nèi)，可重復(fù)性良好。利用探針法測(cè)量了微小反應(yīng)器固定床內(nèi)微細(xì)樹脂顆粒有效熱導(dǎo)率，對(duì)其隨粒徑、孔隙率、流速、有無離子交換等工況的變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：干燥狀態(tài)下有效熱導(dǎo)率隨顆粒粒徑與孔隙率的增大而減小，低流量（0.8mL/min、1.6mL/min、3.2mL/min）下有效熱導(dǎo)率隨粒徑與孔隙率增大而增大，經(jīng)交換離子處理前后有效熱導(dǎo)率基本不變，說明探針法測(cè)量熱導(dǎo)率的應(yīng)用不受顆粒中離子變化和相關(guān)化學(xué)處理的影響。不同區(qū)域細(xì)沙和土壤的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了上述結(jié)論，表明探針法測(cè)量微細(xì)顆粒固定床有效熱導(dǎo)率是一種可靠、有效的在線測(cè)量方法。

多孔介質(zhì)；測(cè)量；固定床；探針法；熱導(dǎo)率

微小反應(yīng)器已經(jīng)被廣泛用于各種微化工、分析、能源應(yīng)用[1-2]和農(nóng)業(yè)[3]等領(lǐng)域。目前，基于微小反應(yīng)器的生物傳感器得到廣泛研究和應(yīng)用[4]。

量熱式生物傳感器[5]中的微小反應(yīng)器由固定床實(shí)現(xiàn)的，填充的微細(xì)顆粒在一定程度上也影響著反應(yīng)器的傳熱傳質(zhì)過程。胥義等[6]研究了在低流量狀態(tài)（1mL/min、3mL/min、5mL/min）下不同粒徑顆粒（平均粒徑分別為0.45mm、0.75mm、1mm）的有效徑向熱導(dǎo)率和有效壁面?zhèn)鳠釁?shù)；許瑞祥等[7]利用數(shù)值分析的方法模擬求解固定床尺寸、速度、溫度、反應(yīng)物濃度等量熱式生物傳感器反應(yīng)問題。……