【摘要】：表面張力是重要的流體熱物理性質(zhì)，是研究流體相界面傳熱和傳質(zhì)現象的基本物理量，對于高效節能型工業(yè)設備的設計、改造及相關(guān)工藝流程的優(yōu)化有著(zhù)重要意義。表面張力的測量方法較多，如毛細管上升法、激光散射法和懸滴法等。其中，懸滴法具有樣品用量少、測量精度較高，易于實(shí)現高溫、高壓條件下測量等優(yōu)點(diǎn)。

本文基于懸滴輪廓的理論模型，在Matlab平臺下編寫(xiě)了懸滴的全輪廓擬合算法，算法的設計思路為：利用Canny算法對懸滴圖像進(jìn)行邊緣檢測，通過(guò)提取懸滴邊界和坐標變換，獲取懸滴的輪廓坐標；采用四階-五階Runge-Kutta算法求解Young-Laplace常微分方程組；利用最近點(diǎn)尋優(yōu)的方法構造目標函數；最后采用坐標輪換法與Newton法相結合的算法實(shí)現懸滴的全輪廓擬合計算。 在此基礎之上，本文研制了一套懸滴法液體表面張力測量系統，主要包括：圖像采集系統、高溫高壓實(shí)驗本體和溫度控制系統等。

該系統的溫度范圍為20~180℃，壓力范圍為0~20MPa。為了檢驗系統的可靠性和測量精度，本文測量了參考物質(zhì)正庚烷、正辛烷和純水的表面張力。結果表明，測量得到的表面張力值與文獻值的偏差均小于0.2mN.m-1。

通過(guò)不確定度分析，本文研制的懸滴法實(shí)驗系統測量流體表面張力的擴展不確定度為0.5%。 利用新研制的實(shí)驗系統，本文測量了二甲基亞砜與甲醇二元混合物在溫度范圍303.15~323.15K，摩爾分數范圍0.1~0.9內的表面張力，為甲醇燃料的應用提供重要的熱物性數據。