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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳文奕
研究生(外文):Wen-Yi Chen
論文名稱:超臨界溶液快速膨脹法製備細微顆粒之數值研究
論文名稱(外文):Simulation Research of Fine Particle Formation of Rapid Expansion of Supercritical Solutions
指導教授:許顯榮許顯榮引用關係
指導教授(外文):Shane-Rong Sheu
學位類別:碩士
校院名稱:遠東技術學院
系所名稱:機械研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:超臨界快速膨脹法微奈米粉粒納維爾-史托克方程式
外文關鍵詞:rapid expansion of supercritical fluidsnano powderNavier-Stokes equation
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以超臨界快速膨脹法製作的細微粉體,其粒徑分佈除決定於膨脹設備的幾何形狀外亦與操作條件息息相關。本研究針對超臨界快速膨脹過程進行數值模擬,主要為了清楚了解膨脹過程中微奈米粉粒的成長與流場的流動狀態之關係。在超臨界快速膨脹的計算過程中,將流場分為三個部份,包括入口端區域、毛細管噴嘴區域和超音速自由噴出區域。利用數值模擬結果能更深入了解整個超臨界快速膨脹過程的流體流動狀態與對溶質成核以及粒子成長的影響,這些結果可以在實驗前進行操作條件的預測,減少實驗上所花費的時間與成本。
在此研究中以流體動力學中之納維爾-史托克方程式(Navier-Stokes Equation)為主要的基礎模擬理論,流場假設為一維穩定,而為了模擬整個過程必須了解膨脹程序中成核、冷凝和凝結間的相互影響,此一特殊相則以通用動力方程式來描述,再將方程式利用Matlab進行數值求解。

關鍵字:超臨界快速膨脹法,微奈米粉粒,納維爾-史托克方程式
The size distribution of fine particles formed during the rapid expansion of supercritical solutions depends on the operating conditions, as well as on the geometry of the expansion device. In this study, we use numerical simulation for rapid expansion of a supercritical solution, in order to clearly understand the relation about the growth of nano powder and the state of flow field for the expansion process. In this calculation, we separate the flow field into three parts, including entrance zone, capillary nozzle zone, and supersonic free jet zone. We can clearly realize the effect of solute nucleation and particle growth in the whole flow state of rapid expansion of supercritical fluids by using the result of numerical simulation. These results can help us to predict operation condition before doing experiment to reduce time and cost of experiment.
In this work, we use the Navier-Stokes equation of fluid dynamics as the main basic theory of simulation. The flow field is assumed to be steady and one-dimensional. In order to simulate the process, a fundamental understanding of the interplay between nucleation, condensation, and coagulation during this expansion is needed. The general dynamic equation is used to model the special phase. Finally we use the Matlab software to solve the numerical solution.


Keywords: rapid expansion of supercritical fluids, nano powder, Navier-Stokes equation.
目錄
誌謝.......................................................I
中文摘要...................................................II
西文摘要..................................................III
目錄......................................................IV
表目錄....................................................VII
圖目錄....................................................VIII
符號表.....................................................X
第一章 緒論...............................................1
1-1 前言..............................................1
1-2 研究動機...........................................2
1-3 研究目的...........................................2
第二章 文獻回顧............................................4
2-1 超臨界流體之定義....................................4
2-2 超臨界流體之特性....................................6
2-3 超臨界流體之種類....................................8
2-4 超臨界流體之溶解能力................................10
2-5 超臨界流體之萃取原理................................12
2-6 超臨界流體之萃取方法................................13
2-7 超臨界流體之萃取裝置................................16
2-8 超臨界流體製備奈米粒子之技術.........................18
第三章 理論分析............................................27
3-1 計算流體力學........................................27
3-2 超臨界快速膨脹法之理論分析............................29
3-2-1 入口區之流場理論分析..................................32
3-2-2 毛細管噴嘴區之理論分析.................................34
3-2-3 超音速自由噴出之理論分析...............................36
3-2-4 馬赫波場之理論分析.....................................38
3-2-5 粒子生成與成長過程之理論分析............................40
第四章 數值方法..............................................44
4-1 Matlab的應用.........................................44
4-2 Matlab求解常微分方程..................................45
4-3 程式撰寫流程..........................................47
4-4 入口區之流場數值求解方法................................48
4-5 毛細管噴嘴區之流場數值求解方法...........................49
4-6 超音速自由噴出之流場數值求解方法.........................50
4-7 粒子生成與成長過程之數值求解方法.........................54
第五章 結果與討論..............................................57
5-1 入口區之流場模擬結果....................................57
5-2 毛細管噴嘴區之流場模擬結果...............................59
5-3 超音速自由噴出之流場模擬結果..............................61
5-4 粒子生成與成長過程之數值研究結果..........................63
第六章 結論....................................................69
第七章 參考文獻.................................................71
作者簡介.........................................................76

表目錄
表2-1 流體狀態之特性............................................7
表2-2 常見流體的臨界特性.........................................9
表2-3 超臨界流體萃取與一般溶劑或蒸餾萃取技術之比較..................14
表2-4 傳統與超臨界製備粉體之優缺點................................20
表3-1 噴嘴尺寸.................................................30
表4-1 Matlab求解ODE之指令.......................................46
表4-2 Bender係數...............................................53

圖目錄
圖2-1 純物質壓力與溫度關係之三相圖.................................5
圖2-2 純物質由液態轉變為蒸汽相之等壓變化圖..........................5
圖2-3 溶解度與壓力之變化.........................................11
圖2-4 二氧化碳密度與壓力之關係圖..................................12
圖2-5 固-液萃取圖...............................................15
圖2-6 液-液萃取圖...............................................15
圖2-7 超臨界萃取設備............................................17
圖2-8 濃度與粒徑大小之關係圖.....................................18
圖2-9 壓力與飽和度之關係圖.......................................22
圖2-10 RESS流程示意圖...........................................22
圖2-11 GAS流程示意圖............................................24
圖2-12 SEDS流程示意圖...........................................25
圖2-13 PGSS流程示意圖...........................................26
圖3-1 計算流體力學之三原理........................................28
圖3-2 RESS噴嘴流場示意圖........................................30
圖3-3 自由能與臨界核半徑之關係圖...................................43
圖4-1 程式撰寫流程圖.............................................47
圖4-2 質量凝結因子與膨脹路徑之關係圖...............................51
圖5-1 流場密度分佈圖.............................................58
圖5-2 流場溫度分佈圖.............................................58
圖5-3 流場速度分佈圖.............................................58
圖5-4 流場密度分佈圖.............................................60
圖5-5 流場速度分佈圖.............................................60
圖5-6 流場溫度分佈圖.............................................60
圖5-7 流場速度分佈圖.............................................62
圖5-8 流場密度分佈圖.............................................62
圖5-9 流場溫度分佈圖.............................................62
圖5-10 流場速度分佈圖............................................64
圖5-11 流場密度分佈圖............................................65
圖5-12 流場溫度分佈圖............................................66
圖5-13 粒徑分佈圖................................................67
圖5-14 粒徑分佈圖................................................68
1. Y. Arai, T. Sako and Y. Takebayashi, “Supercritical Fluids”, Springer, New York, 2001.
2. M.A. McHugh, V.J. Krukonis, “Supercritical Fluid Extraction: Principles and Practice”, Butterworth-Heinemann, Boston, 1994.
3. R. E. Sonntag and C. Borgnakke原著;吳順治、張哲寰、曾憲中譯,“工程熱力學”,學銘圖書,台北縣,2002.
4. 吳漢鐘, “超臨界二氧化碳製備微奈米阿斯匹靈膠囊粒子及控制釋放之模擬胃液之研究”, 國立成功大學,化學研究所,碩士論文,2003.
5. 張傑明、陳家慶, “高壓相平衡應用與天然物萃取程序”,化工技術,第七卷,第八期,頁160-168,1999.
6. 吳玄聰、李明哲、林河木, “超臨界抗溶劑法製備奈米及晶體微粒”,化工技術,第十一卷,第九期,頁112-133,2003.
7. K. Stephan and K. Lucas , “Viscosity of Dense Fluid”, Plenum Press, New Youk, 1979.
8. 羅靖堯,“利用超臨界流體製備氧化鋅奈米粒子及其抗菌能力研究”,國立成功大學,化學研究所,碩士論文,2003.
9. S.S.H. Rizvi, A.L. Benado, J.A. Zollweg and J.A. Daniels, “Supercritical Fluid extraction: fundamental principles and modeling methods”, Food Technology, pp.55-65, 1986.

10. 桂椿雄,“超臨界流體萃取法之簡介”, Chemistry (The Chinese Chem. SOC., TAPEI) Dec., Vol.56 No.4, pp.303-309, 1998.
11. 談駿嵩,“超臨界流體的應用”,科學發展,第359期,頁12-17, 2002.
12. 葉安義,“超臨界萃取於食品之應用”,化工技術,第六卷,第二期, 頁112-123,1998.
13. 張鏡澄, “超臨界流體萃取”, 化學工業出版社,北京,2002.
14. S.S.H. Rizvi, J.A. Danels, J.A. Benado and J.A. Zollweg, “Supercritical fluid Extraction: Operating Principles and Food Application”, Food Technol, pp.7-57, 1986.
15. S.B. Hawthorne, “Analytical Scale Supercritical Fluid Extraction”, Anal, Chem, pp.62-633A, 1990.
16. 林爽秋,“超臨界二氧化碳萃取中草藥及其萃出物對抑制黑色素生成之研究“,國立成功大學,化學研究所,碩士論文,2005.
17. M. L. Lee and K. E. Markides, “Analytical Supercritical Fluid Chromatograpny and Extraction Chromatography Conference Inc.”, Prov, Utah, 1990.
18. J. L. Giddings, M. N. Myers, L. McLaren and R. A. Keller, “High Pressure Gas Chromatography of Nonvolatile Species.”, Science, Vol.162, pp.67-73, 1968.

19. 陳育川,“應用界面活性劑於超臨界二氧化碳萃取親水性物質”,國立交通大學,應用化學研究所,碩士論文,2002.
20. D. Pestov, N. Levit, V. Maniscalco, B. Deveney and G. Tapper, “Molecular Imprinting Using Monomers with Solid-State Polymerization”, Analytica Chimica Acta, Vol.504, pp.31-35, 2004.
21. D. Filippi, R. P., “Chemistry & Industry”, pp.19-391, 1982.
22. 凃瑞澤、劉建宏、李宜玲, “超臨界流體萃取技術在食品工業之應用”,化工技術,第十二卷,第十一期,頁187-196,2004.
23. M.A.Wahl, “Pharmazeutisches Institut”, Universitat Tubingen, Private Communication., 2000.
24. 蘇至善、蔡榮贊、陳延平,“利用超臨界流體技術生產固體微粒之研發”,化工技術,第十一卷,第十期,頁160-169,2003.
25. 周更生、黃楷熒,“奈米金屬微粒之製程介紹”,化工技術,第十一卷,第十期,頁132-143,2003.
26. 戴怡德,“超臨界流體技術在新材料開發上之應用”,化工技術,第六卷,第十期,頁188-193,1998.
27. B. Helfgen, M.Turk and K.Schaber, “Hydrodynamic and Aerosol Modeling of the Rapid Expansion of Supercritical Solutions (RESS-Process)”, Journal of Supercritical Fluids, Vol.26, pp.225-242, 2003.
28. 王福軍, “計算流體力學分析-CFD軟件原理與應用”,大陸清華大學出版社,大陸,2004.
29. M.Turk, “Formation of Small Organic Particles by RESS:Experimental and Theoretical Investigations”, Journal of Supercritical Fluids, Vol.15, pp.79-89, 1999.
30. M. Weber, L. M. Russell and P. G. Debenedetti, “Mathematical Modeling of Nucleation and Growth of Particles formd by The Rapid Expansion of Supercritical Solution Under Subsonic Conditions”, Journal of Supercritical Fluids, Vol.23, pp.65-80, 2002.
31. A. Diefenbacher, M. Crone and M.Turk, “Critical Properties of CO2,CHF3,SF6,(CO2+ CHF3)and(CHF3+ SF6)”, Jounal Chem. Thermodynamics, Vol.30, p.481-496, 1998.
32. E. Reverchon and P. Pallado, “Hydrodynamic Modeling of the RESS Process”, Journal of Supercritical Fluids, Vol.9, p.216-221, 1996.
33. B. Platzer and G. maurer, “A Generalized Equation of State for Pure Polar and Nonpolar Fluids”, Fluid Phase Equilib, Vol.51, p.223-236, 1989
34. J. D. Anderson, Jr.,“Fundamentals of Aerodynamics”, McGRAW-Hill Book Company, New York, p.313-405, 1984.
35. 張智星, “MATLAB 程式設計與應用”,清蔚科技,新竹市,2000.
36. 林傳生, “MATLAB 之使用與應用”,儒林圖書有限公司,台北市, 1996.
37. S.K. Friedlander, “Smoke, Dust and Haze, Fundamentals of Aerosol Aerosol Behavior”, Wiley, New York, London/Sydeney, Toronto, 1977.
38. S.E. Pratsinis, “Simultaneous Nucleation, Condensation, and Coagulation in Aerosol Reactors”, Journal Colloid Interf. Sci. Vol.124, No.2, 1988.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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1. 施懿琳,〈試論日治時期楊守愚的新舊詩體〉,載《中國學術年刊》,1999年3號,頁35-39。
2. 24. 蘇至善、蔡榮贊、陳延平,“利用超臨界流體技術生產固體微粒之研發”,化工技術,第十一卷,第十期,頁160-169,2003.
3. 鄭慧如,〈隱藏與揭露─論臺灣新詩在文化認同中的世代屬性〉,《臺灣詩學季刊》32期,2000年9月。
4. 劉乃慈,〈論日據時期「風車」詩社的「政治潛意識」〉,《笠詩刊》221期,2001年2月,頁132-141。
5. 葉連鵬,〈重讀日據時期臺灣新舊文學論戰─起因、過程與結果的再思考〉,《臺灣文學學報》2期,2001年2月,頁33-66。
6. 葉笛,〈臺灣新詩的萌芽和發展─日據時代二○年代詩壇的鳥瞰〉,《臺南市立文化中心季刊》10,1995年10月,頁73-78。
7. 楊雅惠,〈詩畫互動的異境─從王白淵、水蔭萍詩看日治時期臺灣新詩美學與文化象徵的拓展〉《臺灣詩學學刊》第一期,2004年5月, 頁27-84。
8. 陳建忠,〈解構殖民主義神話:論賴和文學的反殖民主義思想〉,《中外文學》第31卷第6期,2002年11月,頁82-86。
9. 許俊雅,〈以詩筆行俠仗義的楊守愚〉,載《聯合文學》16卷8期,2000年6月。
10. 莫素微,〈巫永福─為臺灣文學寫歷史〉,《書香遠傳》4期,第42-43頁。
11. 林佩芬,〈永不停息的風車─訪楊熾昌先生〉,《文訊》第9期,1984年3月。
12. 林淇瀁,〈長廊與地圖:臺灣新詩風潮的溯源與鳥瞰〉,《中外文學》第28卷第1期,1999年6月,頁56-62。
13. 呂興昌,〈走進歷史還諸天地─記熾昌仙二三事〉,《聯合文學》16卷8期,2000年6月。
14. 羊子喬,〈戰前的臺灣新詩〉,《國文天地》,16卷5期,2000年10月。
15. 羊子喬,〈鹽分地帶的文學旗手─郭水潭〉,《聯合文學》,16卷8期,2000年6月。