【摘要】：表面(mian)張力是重要的流(liu)體熱(re)物理(li)性質(zhi)，是研究(jiu)流(liu)體相界(jie)面(mian)傳(chuan)熱(re)和傳(chuan)質(zhi)現象的基本物理(li)量(liang)，對于高(gao)(gao)效節能型工(gong)(gong)業設(she)備(bei)的設(she)計(ji)、改造及相關工(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程的優化有(you)著重要意義。表面(mian)張力的測(ce)量(liang)方法(fa)較多，如毛(mao)細管上(shang)升法(fa)、激光散(san)射(she)法(fa)和懸滴法(fa)等。其中，懸滴法(fa)具有(you)樣品用量(liang)少、測(ce)量(liang)精(jing)度較高(gao)(gao)，易(yi)于實現高(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)壓條(tiao)件下(xia)測(ce)量(liang)等優點。

本文基(ji)于懸(xuan)(xuan)滴輪(lun)廓的(de)(de)理論模(mo)型，在(zai)Matlab平臺下編寫了(le)懸(xuan)(xuan)滴的(de)(de)全輪(lun)廓擬(ni)合算(suan)法(fa)(fa)，算(suan)法(fa)(fa)的(de)(de)設計思路為：利(li)用(yong)(yong)Canny算(suan)法(fa)(fa)對懸(xuan)(xuan)滴圖(tu)像(xiang)進行邊緣檢(jian)測，通過提取懸(xuan)(xuan)滴邊界和(he)坐標(biao)變換，獲取懸(xuan)(xuan)滴的(de)(de)輪(lun)廓坐標(biao)；采(cai)用(yong)(yong)四(si)階-五階Runge-Kutta算(suan)法(fa)(fa)求(qiu)解Young-Laplace常微(wei)分方(fang)程組(zu)；利(li)用(yong)(yong)最近點(dian)尋優的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)構造目標(biao)函數；最后采(cai)用(yong)(yong)坐標(biao)輪(lun)換法(fa)(fa)與(yu)Newton法(fa)(fa)相結(jie)合的(de)(de)算(suan)法(fa)(fa)實現懸(xuan)(xuan)滴的(de)(de)全輪(lun)廓擬(ni)合計算(suan)。 在(zai)此基(ji)礎之上，本文研制了(le)一套懸(xuan)(xuan)滴法(fa)(fa)液體表面張(zhang)力測量系統(tong)(tong)(tong)，主要包括：圖(tu)像(xiang)采(cai)集系統(tong)(tong)(tong)、高溫(wen)高壓(ya)實驗本體和(he)溫(wen)度控制系統(tong)(tong)(tong)等。

該系(xi)統的溫度范圍(wei)(wei)為20~180℃，壓(ya)力(li)范圍(wei)(wei)為0~20MPa。為了檢驗系(xi)統的可靠性和測量(liang)精度，本文測量(liang)了參考物質(zhi)正庚(geng)烷、正辛烷和純水的表(biao)面張(zhang)力(li)。結果表(biao)明，測量(liang)得到的表(biao)面張(zhang)力(li)值與文獻值的偏差均小于0.2mN.m-1。

通過不確定(ding)(ding)度分(fen)析(xi)，本(ben)文研制(zhi)的(de)懸滴法實(shi)驗系統(tong)(tong)測量流(liu)體表(biao)面(mian)張力的(de)擴展不確定(ding)(ding)度為0.5%。 利用新(xin)研制(zhi)的(de)實(shi)驗系統(tong)(tong)，本(ben)文測量了(le)二(er)甲(jia)基亞砜與甲(jia)醇(chun)二(er)元混合物(wu)在溫度范(fan)圍303.15~323.15K，摩爾分(fen)數(shu)范(fan)圍0.1~0.9內(nei)的(de)表(biao)面(mian)張力，為甲(jia)醇(chun)燃料的(de)應(ying)用提(ti)供重要(yao)的(de)熱物(wu)性數(shu)據。