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。現(xiàn)有研究缺乏樹脂顆粒性質(zhì)變化尤其是離子變化對(duì)固定床傳熱的影響。研究顆粒熱導(dǎo)率的文獻(xiàn)中，HU[8]、姚曉莉[9]等通過Hot Disk熱常數(shù)分析儀測(cè)量提出了計(jì)算填充液體均勻堆積小顆粒模型熱導(dǎo)率的方法；鄭藝華等[10]采用精密熱物性儀測(cè)量熱導(dǎo)率。這些研究未考慮多孔材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將其理想化，不適用于固定床的情況，不適用于在線測(cè)量或復(fù)雜條件。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，固定床中還可以填充其它顆粒如土壤等[11-13]，這樣更為貼近實(shí)際應(yīng)用。固定床中顆粒堆積不均勻，呈一定隨機(jī)性，很難用數(shù)學(xué)方法描述，實(shí)驗(yàn)方法直接真實(shí)，實(shí)際應(yīng)用前景廣泛。

本文搭建微細(xì)顆粒微小反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用探針法獲得有效熱導(dǎo)率，將有助于微小生物反應(yīng)器內(nèi)熱反應(yīng)問題的深入研究，如內(nèi)部傳熱傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)伴隨的熱傳遞、溫度場(chǎng)測(cè)量等。較之探針法，熱線法[14-15]、平面熱源法[8-10]等對(duì)于固定床而言，空間擾動(dòng)較大。

1 實(shí)驗(yàn)裝置

1.1 探針

探針如圖1所示，采用同軸套管結(jié)構(gòu)[16-17]。將銅-康銅熱電偶（0.5mm）置于不銹鋼毛細(xì)內(nèi)管（長67mm，內(nèi)徑1mm，外徑1.5mm）中，測(cè)溫點(diǎn)布置在探針有效發(fā)熱長度中點(diǎn)。在內(nèi)管外壁螺旋纏繞康銅加熱絲（0.07mm）并固定，加熱絲表面有絕緣漆。將纏繞后的內(nèi)管插入不銹鋼毛細(xì)外管（長65mm，內(nèi)徑2mm，外徑2.5mm）內(nèi)，末端對(duì)齊，頂端部分伸出，而后將內(nèi)外管頂端壓緊。

已有文獻(xiàn)中，將探針尾部插入塑料端頭加以固定[18]；或者將針尾固定在絕緣板上，通過絕緣板的運(yùn)動(dòng)使探針插入或拔出被測(cè)材料[19]。鑒于實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，考慮固定床兩端固定及蒸餾水進(jìn)出的問題，采用立體光固化成型法（stereo lithography apparatus，SLA）工藝，制作有螺紋的光敏樹脂堵頭，如圖2所示。SLA工藝是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的，液態(tài)光敏樹脂在一定波長和強(qiáng)度的紫外光照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng)，分子量急劇增大，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。3D打印技術(shù)相比于傳統(tǒng)工藝而言，成本低，部件一體化完成，能夠準(zhǔn)確制作精細(xì)的設(shè)計(jì)和復(fù)雜的細(xì)節(jié)，在小型部件的制作上優(yōu)勢(shì)尤為明顯。光敏樹脂固化速度快，固化后產(chǎn)物相較于熔融沉積技術(shù)（FDM）的聚乳酸（PLA）產(chǎn)物致密性好、精度高、強(qiáng)度高、耐高溫、防水。完成的堵頭中央有一2.5mm孔以便插入探針并固定。螺紋與聚四氟乙烯管內(nèi)螺紋相匹配，使固定床密封性更好，并便于更換顆粒。內(nèi)外不銹鋼管之間填充導(dǎo)熱硅脂，使探針內(nèi)各部分之間具有良好的熱接觸和絕緣性能。探針頂端壓緊并用環(huán)氧樹脂密封處理，防止顆粒進(jìn)入探針內(nèi)部影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1—銅-康銅熱電偶；2—不銹鋼毛細(xì)內(nèi)管；3—康銅加熱絲； 4—不銹鋼毛細(xì)外管；5—PLA堵頭

1.2 測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)量系統(tǒng)如圖3所示。測(cè)試段固定床采用聚四氟乙烯管（有效長100mm，內(nèi)徑10mm，外徑16mm，兩端各有10mm長內(nèi)螺紋），管內(nèi)填充微細(xì)顆粒，在管兩端用微孔濾布與PLA堵頭擰緊，外套橡塑保溫棉層以減小熱量損失及外界干擾。探針插埋在樹脂顆粒中，測(cè)量前探針與待測(cè)樣品處于熱平衡狀態(tài)。加熱絲（漆包康銅，0.07mm）兩端加恒定電壓，穩(wěn)壓電源（深圳兆信電子科技有限公司，KRP-3005D，精度±1%）電壓可調(diào)，可顯示電流。熱電偶（銅-康銅熱電偶，0.5mm）測(cè)得的溫度信號(hào)傳輸給溫度數(shù)據(jù)采集儀（Agilent 34970A，34901A模塊型號(hào)），并在計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示與處理。蠕動(dòng)泵（常州普瑞流體技術(shù)有限公司，BT100）由軟管與裝有蒸餾水的恒溫水槽（上海衡平儀器儀表廠，DC-1006，精度±0.05℃）連接并將蒸餾水注入固定床中，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速可調(diào)。

1—固定床；2—橡塑保溫棉；3—探針；4—康銅加熱絲；5—穩(wěn)壓電源；6—銅-康銅熱電偶；7—溫度數(shù)據(jù)采集儀；8—計(jì)算機(jī)；9—蠕動(dòng)泵； 10—軟管； 11—恒溫水槽

本測(cè)量系統(tǒng)引入SLA技術(shù)，在螺紋連接部分精細(xì)加工以加強(qiáng)固定床的密封性；采用同軸套管的形式，使探針在實(shí)驗(yàn)過程中受到影響降低，減小了重復(fù)性實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，提高實(shí)驗(yàn)精確度。相較于文獻(xiàn)中裝置，本系統(tǒng)裝置體積小、輕便，在實(shí)際應(yīng)用中更加便利，是一種有效的在線測(cè)量方法。

2 探針系數(shù)標(biāo)定

根據(jù)微細(xì)顆粒的主要特性及探針法測(cè)量材料熱導(dǎo)率理論模型的特點(diǎn)，提出以下假設(shè)：被測(cè)物質(zhì)相對(duì)于探針而言具有較大體積且初始溫度均勻一致；顆粒均勻，各向同性且物性視為常數(shù)。

使用探針測(cè)量時(shí)必須考慮實(shí)際模型與理論模型不一致引起的偏差。實(shí)驗(yàn)把探針?biāo)鶞y(cè)標(biāo)準(zhǔn)樣品熱導(dǎo)率與文獻(xiàn)中熱導(dǎo)率進(jìn)行比較，將比值作為探針的標(biāo)定因子，對(duì)探針進(jìn)行修正[19]。

實(shí)驗(yàn)所得典型溫度曲線如圖4所示，呈對(duì)數(shù)曲線形式，與時(shí)間對(duì)數(shù)曲線線型一致。按照探針法測(cè)量原理，熱導(dǎo)率計(jì)算公式為式(1)[12，17，20]。

將所得數(shù)據(jù)代入式(1)發(fā)現(xiàn)，在剛開始加熱的短暫時(shí)間內(nèi)，溫升特別明顯，而所得結(jié)果卻迅速減?。欢鬁厣容^穩(wěn)定（圖中實(shí)線部分，甘油約為21.35～46.75℃，蒸餾水約為20.65～31.25℃），結(jié)果基本處于穩(wěn)定值；最后在溫度相對(duì)恒定的區(qū)域，結(jié)果波動(dòng)很大，甚至出現(xiàn)負(fù)值。甘油、蒸餾水由式(1)所得結(jié)果分別如圖5、圖6。這是因?yàn)樵趧傞_始加熱的短暫時(shí)間內(nèi)，由于受探針內(nèi)導(dǎo)熱硅脂填充不均勻、存有少量空氣等因素影響，熱電偶處測(cè)得溫度升高很快，不符合公式使用條件，代入公式后，所得結(jié)果反而迅速減??；而后填充物受熱升溫，在一定時(shí)間內(nèi)（圖中實(shí)線部分），熱量在固定床內(nèi)部傳遞，此時(shí)所得結(jié)果為填充物有效熱導(dǎo)率；而后，熱量經(jīng)填充物傳遞至固定床外層，因?yàn)榻^熱層保溫效果不夠理想，存在熱量損耗，此時(shí)固定床內(nèi)部與外界傳熱，填充物溫度穩(wěn)定，所得結(jié)果不能作為其有效熱導(dǎo)率。因此，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，要注意選取數(shù)據(jù)范圍，應(yīng)對(duì)溫升穩(wěn)定區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并在實(shí)驗(yàn)過程中掌握熱量傳遞至固定床外層的時(shí)間范圍。

分別選用0.175A、0.2A、0.225A、0.25A、0.275A、0.3A電流給加熱絲提供恒定加熱功率，選用甘油[甘油熱導(dǎo)率已知為0.286W/(m·K)[21]，且基本不變[22]]作為標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)樣品，每個(gè)樣品測(cè)量5次取平均值，得到不同溫度下甘油熱導(dǎo)率，并由此得到不同溫度下實(shí)驗(yàn)采用探針的探針系數(shù)，如圖7所示。

圖5 甘油熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)處理結(jié)果

由圖7可知，測(cè)得甘油熱導(dǎo)率隨加熱功率增加而增大，這是因?yàn)殡娏髟龃?，加熱絲表面溫度升高，樹脂顆粒溫度隨之升高，熱導(dǎo)率隨之增大。因此探針系數(shù)變小，呈下降趨勢(shì)。對(duì)探針系數(shù)曲線線性擬合，得到探針系數(shù)與溫度關(guān)系式為式(2)。

=–0.0895+6.465 (2)

可決系數(shù)2為0.954，擬合直線對(duì)原曲線擬合程度較好。

利用得到的探針系數(shù)對(duì)蒸餾水進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果如表1。標(biāo)定后誤差最大為2.97%，則此方法可行，探針系數(shù)可用于標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表1 探針系數(shù)標(biāo)定后蒸餾水熱導(dǎo)率

3 實(shí)驗(yàn)方法及步驟

（1）采用陽離子交換樹脂顆粒（732型，上海埃彼化學(xué)試劑有限公司）作為固定床載體。732型陽離子交換樹脂為棕黃色顆粒，屬于強(qiáng)酸型離子交換樹脂，主要含有強(qiáng)酸性反應(yīng)基磺酸基（—SO3H），可以交換包括Na+在內(nèi)的陽離子。其粒徑在0.3～1.2mm范圍內(nèi)，其中80%以上顆粒粒徑在0.6～0.9mm范圍，使用目數(shù)分別為30、24、20的篩子進(jìn)行篩選，得到粒徑分別為0.8～0.9mm、0.6～0.8mm的樹脂顆粒。將粒徑為0.8～0.9mm的樹脂顆粒（孔隙率為43.23%）置于1mol/L鹽酸溶液中浸泡，使H+和Na+完全交換，然后用去離子水洗至中性，再用甲醇除去水，最后用干燥箱烘干。而后將顆粒分為A、B、C三組，A組密封放置；B、C兩組分別置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%的Na2CO3溶液和20%的NaCl溶液中浸泡，使樹脂顆粒中離子交換 為Na+。

（2）將A、B、C三組樹脂顆粒填充至固定床中，調(diào)節(jié)電源電流讀數(shù)分別為0.175A、0.2A、0.225A、0.25A、0.275A、0.3A，加熱40min，待溫度度數(shù)穩(wěn)定后讀取并數(shù)據(jù)，然后關(guān)閉電源，使固定床冷卻。重復(fù)5次。

（3）水槽中注滿恒溫（15℃）蒸餾水，由蠕動(dòng)泵注入固定床中，流速分別為0.8mL/min、1.6mL/min、3.2mL/min（蠕動(dòng)泵最高穩(wěn)定流速為3.2mL/min）。待固定床內(nèi)被測(cè)物體、探針保持熱平衡狀態(tài)且為15℃時(shí)，調(diào)節(jié)電流讀數(shù)為0.2A，加熱40min，待溫度度數(shù)穩(wěn)定后讀取并數(shù)據(jù)，然后關(guān)閉電源，使固定床冷卻。重復(fù)5次。

（4）采用粒徑為0.6～0.8mm的樹脂顆粒（孔隙率為40.8%），重復(fù)步驟（2）、（3）、（4）。

4 分析與討論

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)探針系數(shù)修正后結(jié)果如圖8所示，分別為干燥狀態(tài)下兩種顆粒熱導(dǎo)率，測(cè)得干燥狀態(tài)下，樹脂顆粒有效熱導(dǎo)率為0.1489W/(m·K)，與文獻(xiàn)中Purolite陽離子交換樹脂顆粒熱導(dǎo)率為0.111W/(m·K)[6]、聚丙烯樹脂熱導(dǎo)率為0.19W/(m·K)、酚醛樹脂熱導(dǎo)率為0.2W/(m·K)[24]，酚醛樹脂熱導(dǎo)率為0.111W/(m·K)[25]（酚醛樹脂為黃色、透明、無定形塊狀物質(zhì)，在文獻(xiàn)中其作為填充基體存在，本身的形狀等物理狀態(tài)會(huì)對(duì)其熱導(dǎo)率產(chǎn)生影響）等結(jié)果相近。

由圖8可知，樹脂顆粒熱導(dǎo)率隨溫度升高而增大，變化幅度很小。兩種不同粒徑樹脂顆粒離子不相同，熱導(dǎo)率一致，因此樹脂顆粒內(nèi)離子的變化對(duì)熱導(dǎo)率基本沒有影響。在實(shí)際應(yīng)用及后續(xù)試驗(yàn)中，固定床內(nèi)填充顆粒多作為反應(yīng)物載體，如固定化酶反應(yīng)、微膠囊化反應(yīng)物等，離子變化對(duì)熱導(dǎo)率無影響將減小反應(yīng)的干擾因素，不同流量下填充0.8～0.9mm粒徑3組樹脂顆粒固定床有效熱導(dǎo)率如表2所示。隨流速增大，熱導(dǎo)率增加，同一流速下不同組有效熱導(dǎo)率基本一致，因此在低流量下離子變化對(duì)有效熱導(dǎo)率同樣沒有影響。

如圖9所示，對(duì)比兩種情況下有效熱導(dǎo)率發(fā)現(xiàn)，干燥狀態(tài)下，測(cè)得樹脂顆粒熱導(dǎo)率隨粒徑增大而減??；而在低流量下，有效熱導(dǎo)率隨粒徑增大而增大。這是因?yàn)榱皆龃?，固定床?nèi)孔隙率增大。而空氣熱導(dǎo)率[0.023W/(m·K)]遠(yuǎn)小于樹脂顆粒熱導(dǎo)率，隨著孔隙率的增大，固定床內(nèi)空氣含量增加，進(jìn)而使得測(cè)得的樹脂顆粒熱導(dǎo)率隨粒徑增大而減小。而在低流量下，水的熱導(dǎo)率[0.605W/(m·K)]大于樹脂顆粒熱導(dǎo)率，因此此時(shí)熱導(dǎo)率隨粒徑增大而增大。

表2 不同流量下0.8～0.9mm粒徑三組樹脂顆粒修正后固定床有效熱導(dǎo)率

在實(shí)際測(cè)量中，樹脂顆粒與土壤都是比較常見的固定床填充顆?！，F(xiàn)取青島市區(qū)土壤，將其風(fēng)干碾壓并通過2mm篩，然后分為3組，分別置于蒸餾水、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%的Na2CO3溶液和20%的NaCl溶液中浸泡足夠長時(shí)間，過濾風(fēng)干，而后稱取同樣重量土壤作為樣品，分別填充至固定床中，按以上實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)量。在干燥狀況下，3組土壤熱導(dǎo)率為0.23W/(m·K)，基本相同。另取青島第一海水浴場(chǎng)海灘沙子、麥島土壤進(jìn)行如上操作，得到第一海水浴場(chǎng)海灘沙子熱導(dǎo)率為0.28W/(m·K)，麥島土壤熱導(dǎo)率為0.21W/(m·K)，3組結(jié)果基本相同，測(cè)量結(jié)果如表3所示。海灘沙子平均粒徑較小，填充在固定床中孔隙率小，利于熱量傳輸。麥島土壤屬于砂質(zhì)壤土，麥島四面環(huán)海，人煙稀少，土壤未受擠壓，土質(zhì)松散，顆粒平均粒徑大，比面積小，填充后孔隙率大，因此其熱導(dǎo)率偏小。青島市區(qū)土壤屬于棕壤，平均粒徑及孔隙率介于海灘沙子與麥島土壤之間，因此其熱導(dǎo)率也在二者之間。

表3 不同區(qū)域三組土壤有效熱導(dǎo)率

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與楊文兵等[12][含水率15%純土熱導(dǎo)率0.1924W/(m·K)、干燥河沙熱導(dǎo)率0.2701W/(m·K)]、段妍等[13][干燥黏土熱導(dǎo)率0.188W/(m·K)、干燥沙土熱導(dǎo)率0.257W/(m·K)]、陸森等[26]數(shù)據(jù)比較接近，與趙亞品等[27][0.78～0.99W/(m·K)]相差較大，這可能是土壤成分、含水率、孔隙率等因素導(dǎo)致的。

土壤中含有各種化學(xué)成分，且變化復(fù)雜，尤其在植物生長過程中。本文研究表明離子變化對(duì)土壤熱導(dǎo)率影響不大，因此在研究土壤傳熱問題時(shí)可以忽略化學(xué)變化中離子的變化，研究反應(yīng)熱量變化。

5 結(jié)論

搭建微細(xì)顆粒固定床實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過校正探針系數(shù)，可以方便快捷地測(cè)得固定床內(nèi)微細(xì)顆粒熱導(dǎo)率等熱物性參數(shù)，誤差在2.97%內(nèi)。

結(jié)果表明，本文提出的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是可行的，所得結(jié)果與文獻(xiàn)值接近，土壤熱導(dǎo)率測(cè)量可應(yīng)用于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中，可為固定床溫度場(chǎng)等進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)與測(cè)量提供基礎(chǔ)。

微細(xì)顆粒固定床內(nèi)填充顆粒粒徑增大，孔隙率增大，干燥狀態(tài)下熱導(dǎo)率隨之減小，而低流量下隨之增大；溫度升高，固定床中流速增大，顆粒熱導(dǎo)率增大；多孔介質(zhì)中流體性質(zhì)變化，影響固定床整體熱導(dǎo)率隨之變化，而離子交換對(duì)其影響不大。因此，可以在固定床進(jìn)行化學(xué)、生物反應(yīng)，填充物的離子變化不影響反應(yīng)傳熱。

符號(hào)說明

I——加熱絲電流，A k——探針系數(shù) T——熱電偶測(cè)得溫度，℃ U——加熱絲兩端電壓，V λ——固定床徑向有效熱導(dǎo)率，W/(m·K) τ——加熱時(shí)間，s

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253例患者中，188例采用了右側(cè)鎖骨下靜脈穿刺置管，33例采用了左側(cè)鎖骨下靜脈穿刺置管，25例采用了右側(cè)頸內(nèi)靜脈穿刺置管，7例采用了左側(cè)頸內(nèi)靜脈穿刺置管。無1例并發(fā)氣胸、血?dú)庑亍⑷槊有鼗蚩v隔血腫等并發(fā)癥。中心靜脈壓正常值為5～12 cmH2O，中心靜脈壓高于15 cmH2O意味著心臟泵功能不全或血容量相對(duì)過多;CVP低于3 cmH2O意味著血容量不足。病情不穩(wěn)定時(shí)，每10～15分鐘應(yīng)測(cè)量1次并記錄。本組患者術(shù)中測(cè)定的中心靜脈壓與病情相符合，根據(jù)中心靜脈壓的變化及時(shí)調(diào)整輸液輸血速度，所有患者術(shù)中血流動(dòng)力學(xué)平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)持續(xù)低血壓或肺水腫、顱內(nèi)高壓等。

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A study on the heat probe to measure effective thermal conductivity of micro-particle packed bed

ZHANG Xinyi，ZHENG Yihua，F(xiàn)ENG Shouling

（School of Mechanical and Electrical Engineering，Qingdao University，Qingdao 266071，Shandong，China）

For exploring the complex phenomena of heat and mass transfer in the micro-particle packed bed，the device to measure thermal conductivity was designed and built. The experiments showed that the error is less than 2.97% after calibrated by the probe factor，and reproducibility is good. Effects of particles diameters，porosity，velocity of flow and changes in reaction on the thermal conductivity of micro-particles were investigated experimentally by thermal probe method. The results indicated that the effective thermal conductivity in dry declined with the size of particles and porosity increase. The effective thermal conductivity in low velocity fluid（0.8mL/min，1.6mL/min，3.2mL/min）is converse. The thermal conductivity of the resin particles after the ion exchange with the conditions of dry and low velocity fluid has not changed much. The chemical reaction and interrelated processing has no significant influence on the thermal conductivity of particles by comparing with exchange of the ions of particles. The thermal conductivities of the soil from different areas in different ions further verify the above conclusions. It is a reliable and effective on-line method to measure the effective thermal conductivity of the micro-particle packed bed by thermal probe method.

porous media；measurement；fixed-bed；thermal conductivity probe；thermal conductivity

O353.5

A

1000–6613（2017）06–2010–07

10.16085/j.issn.1000-6613.2017.06.006

2016-10-13；

2017-01-04。

山東省自然科學(xué)基金（ZR2014EEM004）及山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2015GSF117019）項(xiàng)目。

張心怡（1989—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槎嗫撞牧蟼鳠醾髻|(zhì)。聯(lián)系人：鄭藝華，副教授，主要從事多孔材料傳熱傳質(zhì)研究。E-mail：yh_zheng@hotmail.com。