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CTAB表面活性剂湍流传热实验与模拟计算
[徐智良，金浩]
[华东理工大学化学工程系，上海200237]
[摘要]阳离子表面活性剂溶液在湍流时表现出传热性能恶化的现象。通过流变性能测试，验证了实验条件下溴化十
六烷三甲基铵/反式-氯代肉桂酸（CTAB/trans-pCICA）溶液体系的表观黏度变化符合Cross模型，并结合
Arrhenius方程得到了各模型参数随温度的变化关系式，以此构建适用于FLUENT模拟计算的非牛顿流体模
型。通过自主设计的试验台，测定了工质在圆管内湍流流动的传热规律：在实验范围内，工质的传热性能恶
化率达67%-84%；在Re约为20000与35000处出现两次传热性能部分回升的现象，联系微观机理推断胶束
结构在两处发生了部分改变。将实验与计算结果对比分析，结果表明模拟计算能够很好地反映实验现象，进
而结合FLUENT与场协同原理分析了表面活性剂体系的传热特性，定性解释了表面活性剂的传热恶化原因。
[关键词]表面活性剂；计算流体力学；传热；FLUENT；胶束结构
ExperimentandsimulationofCTABsurfactantturbulentheat
transfer
[XUZhiliang，JINHao]
[DepartmentofChemicalEngineering，EastChinaUniversityofScienceandTechnology，shanghai
200237，China]
[Abstract]Cationicsurfactantsolutionsexhibitadeteriorationinheattransferperformanceundertheturbulentflow.
TherheologicalpropertytestsverifythattheviscositychangeofCetylTrimethylAmmonium
Bromide/trans-pCinnamicacid(CTAB/trans-pCICA)solutionsystemconformstotheCrossmodelunder
theexperimentalconditions.TheArrheniusequationisusedtoobtainthecorrelationsbetweenthe
parametersofthemodelandthetemperaturewhichprovidethebasisforcomputationalfluiddynamics
simulationexperiments.Furthermore,throughadesignedtestbench,theheattransfercharacterofthe
turbulentflowinacirculartubewithhighReynoldsnumberwasinvestigated.Ithasbeenfoundthatthe
reductionrateoftheheattransferperformanceoftheworkingmediumreached66%to84%underthe
experimentalcondition;theheattransferperformancewaspartiallyenhancedatabout
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