王乐 刘永忠 西安交通大学化学工程系
主要内容
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引言 超临界流体计算模型 模拟计算 计算结果 结论
1 引言
以超临界流体为载体，在多孔介质孔隙表面沉积颗粒和形
成薄膜以及在孔隙中的浸渍等现象主要应用于复合多孔材 料的制备、多孔材料的改性、深床过滤、三次采油、高孔 隙率多孔聚合物支架的合成、污染土壤的修复、纺织物的 染色、木材中生物杀灭剂的浸渍和二氧化碳深埋等方面。
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1.2 主要目标
通过建立数学模型和数值分析方法，研究在温度场作用下
多孔介质中超临界流体传热与流动耦合作用条件下流体非 稳态性质的变化特性。
2 超临界流体计算模型
考虑一个具有二维正方形பைடு நூலகம்
区域的多孔介质。 以超临界CO2为模型流体 超临界流体从多孔介质AB 侧流入，从CD侧流出， AD和BC为不可渗透壁面。 在介质的BC和AD两边界上 施加恒定温度场。
4 计算结果
速度分布等值线（施加温度场） 速度分布等值线（未施加温度场）
5 结论
采用COMSOL Multiphysics 软件进行计算可以方便、
有效地求解所建立复杂的耦合模型方程，计算结果的 后处理有助于直观理解物理过程。
在多孔介质中超临界流体的“可调性”受到流动与传
热耦合过程的影响，压力和温度之间的相互影响很小。
超临界流体状态方程(SCF EOS)
P RT (V b) a(T ) (V (V b) b(V b))
3.1 参数设置
常数 变量
3.2 区域设置
动量方程 能量方程
3.3 边界条件设置
动量方程 能量方程
4 计算结果
压力分布等值线（施加温度场） 压力分布等值线（未施加温度场）
3 模拟计算
动量衡算方程(Momentum Balance)
ts ( ) t ( ( k P)) F
能量衡算方程(Energy Balance)
ur r ts C p T t (k T hi N D ,i ) Q C p u T
主要利用超临界流体热力学性质的“可调性”，特别是流
体的密度和溶解度对超临界流体体系的压力和温度的依赖 性。
1.1 研究意义
当超临界流体流过多孔介质时，内部的压力分布与多孔介
质的孔隙结构特性密切相关。 在多孔介质中，超临界流体流动时所表现出的物理和化学 性质（密度、黏度和溶解能力）也随孔隙结构空间分布特 性和流体的流动状况变化。