第一篇：宽幅塑料流延薄膜技术及其装备
宽幅塑料流延薄膜技术及其装备
一、前言
尊敬的先生们/女士们
您们好!我是广东仕诚塑料机械有限公司的总经理:张春华, 我们公司是专业从事流延膜生产线、PVB玻璃夹层薄膜生产线等设备研发和生产的企业。目前，是中国国内最早具备大规模生产宽幅为3500mm以上的超宽流延膜设备能力的企业。
自20世纪90年代以来，我国塑料机械制造工业一直处于高速、稳定的发展阶段。不仅在量上急剧增长，而且在质量上也得到了显著提升。目前，我国塑料机械制造工业正处于由制造大国迈向制造强国的关键时期。进入21世纪，我国塑料机械制造技术有了质的飞跃，产品在主要综合经济技术指标上取得了突破性进展。代表我国塑料机械制造水平的企业或产品，其制造技术已进入国际先进行列。总体上说，国产塑料机械制造技术已经接近国际先进水平。然而，为抢占市场国外同行正通过独资和合作办企业的方法进入中国，其对提高我国国产设备制造技术整体水平无疑是个机遇，但对国内企业来说也是一次挑战，如何应对这一挑战是我们面临的重要课题。此外，过度竞争、价格低廉、效益下滑，企业管理水平低下、营销理念落后及行业协会缺乏凝聚力、服务管理不到位等也是急需解决的问题。
今天我很荣幸能和各位嘉宾一起讨论“宽幅塑料流延薄膜技术及其装备”。
塑料薄膜按生产方法可分为流延薄膜、吹胀薄膜和拉伸薄膜三种。流延薄膜占世界薄膜总消费量的35%，主要有CPP薄膜、CPE薄膜、PVB夹层薄膜、PET薄膜等。目前，我国流延薄膜经过几十年来的积累，已经有了长足的发展，但与发达国家相比，国内用流延方法生产的高档薄膜在薄膜消费中的比重还很小。
二、流延薄膜的功能及用途
1、CPP 薄膜具有透明性好、光泽度高、挺度好、阻湿性好、耐热性优良、易于热封合等特点。CPP薄膜经过印刷、制袋，适用于：服装、针织品和花卉包装袋；文件和相册薄膜；食品包装；及适用于阻隔包装和装饰的金属化薄膜。潜在用途还包括：食品外包装，糖果外包装（扭结膜），药品包装（输液袋），在相册、文件夹和文件等领域代替PVC，合成纸，不干胶带，名片夹，圆环文件夹以及站立袋复合材料。
CPP耐热性优良。由於PP软化点大约为140℃，该类薄膜可应用于热灌装、蒸煮袋、无菌包装等领域。加上耐酸、耐碱、耐油脂性能优良，使之成为面包产品包装或层压材料等领域的首选材料。其与食品接触性安全，演示性能优良，不会影响内装食品的风味，并可选择不同品级的树脂以获得所需的特性。
2、CPE膜也就是聚乙烯膜，它的用途极为广泛。特点是造价低廉、防水性好、但阻气性差。低压聚乙烯延伸性小，抗拉强度大，可将包装袋制得很薄，但热封性能差些，不宜用作复合里膜。高压聚乙烯膜延伸性大，抗冲击力较好，但不宜用作油炸食品类和真实、蒸煮袋的复合里膜。
3、PVB夹层膜是由聚乙烯醇缩丁醛树脂与增塑剂按一定比例混合后挤出制得的薄膜，外观为半透明薄膜，无杂质，表面平整，有一定的粗糙度和良好的柔软性。PVB夹层膜厚度一般为0.38mm、0.76mm和1.5mm三种，对无 机玻璃具有良好的粘结性，具有透明、耐热、耐寒、耐湿，机械强度高等特性。
PVB夹层玻璃由具有安全、保温、控制噪音和隔离紫外线等多项功能，广泛应用于建筑、汽车等行业。采用特殊配方生产的PVB玻璃夹层膜在航天、军事和高新技术工业等领域也有着广泛的应用,如用于飞机、航天器，军事仪器，太阳能电池和太阳能接收器等，在工业领域应用于复合减震钢板等。
4、PET彩虹膜，抗拉强度极高，抗冲击力差，透明度高，阻氧阻气性好，但不耐日晒、水蒸气透过性小，可作为一种包装或装饰材料单独使用，也可作为基材与其它材料复合。主要用于印刷品、文具、礼品、纺织品等装饰物，但不宜作蒸煮袋。
如上所述流延膜生产工艺一般采用T型模头法，这种制法特点为：（1）流延法省去管膜法的吹膜阶段，容易开车，废料少；
（2）流延法生产时，化学分子排列有序，故有利于提高薄膜的透明性、光泽及厚薄均匀度，适合于高级包装；（3）流延部分采用电动的上下摆动和前后移动结构，操作简便；（4）电晕部分采用风冷和水冷方式，产品不易变形。
挤出机先将原料树脂熔化，熔融树脂经机头流延到表面光洁的冷却辊上迅速冷却成薄膜。经厚度测量、牵引、电晕处理、展平后，切去边缘较厚的边料，再次展开并收卷为薄膜卷。
三、流延膜生产工艺的要点：
T型机头是生产关键设备之一，机头设计应使物料沿整个机唇宽度均匀地流出，机头内部流道内无滞留死角，并且使物料模具有均匀的温度，需考虑包括物料流变行为在内的多方面因素。要采用精密加工机头，常用的是渐减歧管衣架式机头。冷却辊的表面应经过精加工，表面粗糙度不大于0.15mm，转速应稳定，动力平衡性能应良好，以免产生纵向的厚度波动。采用β射线或红外测厚仪对薄膜厚度进行监测，以达到满意的厚薄公差。要生产合格的流延薄膜，不仅要在原料上调节工艺，而且要掌握好加工工艺条件。
对薄膜性能影响最大的是温度。树脂温度升高，膜的纵向(MD)拉伸强度增大，透明度增高，雾度逐渐下降，但膜的横向(TD)拉伸强度下降。比较适宜的温度为230～250℃。冷却辊上风刀使薄膜与冷却辊表面形成一层薄薄的空气层，使薄膜均匀冷却，从而保持高速生产。风刀的调节必须适当，风量过大或角度不当都可能使膜的厚度不稳定或不贴辊，造成折皱或出现花纹影响外观质量。冷却辊温度升高，膜的挺度增加，雾度增大。
冷却辊筒表面若有原料内部添加物析出，必须停机清理，以免影响薄膜外观质量。流延薄膜比较柔软，收卷时必须根据膜的厚度、生产速度等因素调整好压力和张力。否则会产生波纹影响平整性。张力选择要根据产品的拉伸强度大小而定，通常收卷张力越大，卷取后的产品不易出现卷筒松弛和跑偏现象，但在开始卷取时易出现波纹，影响卷平整。反之，卷取张力小，开始效果好，但越卷越易出现膜松弛、跑偏现象。因此，张力大小应适中，并控制张力恒定。
四、多层共挤流延膜的工艺特点：
为了提高薄膜性能，降低成本，满足用户多种用途和高性能要求，多层复合膜发展很快，尤其在生活水平相对高、重视环境保护、要求延长食品保质期和质量的发达国家。多层共聚流延膜也是其中的一种多层膜，改变了 CPP薄膜产品性能单
一、不能满足市场多方面要求的问题和弊端。
1、通用型：多层共聚流延膜可根据不同用途、设计不同的如用于自动包装机上的面包包装、衣料(特别是内衣、裤)包装、水果包装等，或用于与印刷后BOPP膜复合成BOPP/CPP二层膜，用于衣料、干燥食品(如快餐面袋、碗盖等)包装，通用型的结构是共聚PP/均聚PP/共聚PP或均聚。
2、金属化型：要求产品表面对蒸镀金属(如铝)具有极强的附着强度，蒸镀后仍能保持较好的尺寸稳定性和刚性，另一表面具有较低的热封温度和较高的热封强度，金属化型的结构亦为共聚PP/均聚PP/共聚PP。
3、蒸煮型：用于蒸煮的二层共聚CPP，能承受120℃和15MPa压力的蒸煮杀菌。既保持了内部食品的形状、风味，且薄膜不会开裂、剥离或粘结，并具有优良的尺寸稳定性，常与尼龙薄膜或聚酯薄膜复合，包装含汤汁类食品以及肉丸、饺子等食品或食前加工冷冻食品，蒸煮型三层PP膜结构为共聚PP/共聚PP/共聚PP。
4、高温蒸煮型：包装烧鸡、烧排骨和果酱、饮料需121～135℃高温杀菌的三层共聚CPP膜，其中共聚PP要求比一般蒸煮型用共聚PP性能更好。除三层膜外，还有流延阻隔性五层包装，其结构为：PP/粘合剂/PA/粘合剂/共聚PE；PP/粘合剂/PA/粘合剂/ EVA；PP/粘合剂/EVOH/粘合剂/PE；PP/粘合剂/ EVOH/ 粘合剂/ EVA；PP/粘合剂/ EVOH/粘合剂/ PP。
五、现阶段我国CPP 生产设备情况
我国从80年代中期开始引进国外的流延膜生产装置，大多是单层结构，属初级阶段。进入90年代后，我国从德国、日本、意大利、奥地利等国引进了多层共聚流延膜生产线，是我国流延膜工业的主力军，其最小生产能力为500t/a，最大生产能力达6500t/a。引进的主要设备厂家为德国Reifenhauser、Barmag、Battenfeld公司，奥地利Lenzing公司，日本三菱重工公司、日本制钢所、日本摩登机械设备公司、意大利Colines、Dolci公司等。
进入21世纪，我国的流延膜设备生产企业，在二十几年来的不断学习与积累基础上，已经有了长足的发展，国产流延膜设备的各项技术指标均已基本达到国际先进水平。例如：广东仕诚塑料机械有限公司于2003年6月推出自主创新，宽幅为2500mm的三层流延薄膜生产线；同年10月又推出宽幅为3000mm的三层流延薄膜生产线。2004年广东仕诚公司逐渐迈向成熟，于当年2月推出宽幅为2500mm的五层流延薄膜生产线，5月推出宽幅为3500mm的三层流延薄膜生产线，6月推出了国内首条PVB玻璃夹层膜生产线，又于9月推出宽幅为4500mm的三层流延薄膜生产线。经过一年多市场与时间的洗礼，广东仕诚塑料机械有限公司已经成长为行业的领航者，于2005年3推出了更加精密、配置更高的新一代PVB玻璃夹层膜生产线，并通过技术监督部门的技术鉴定，各项技术指标均达到国际先进水平，标志着国产PVB玻璃夹层膜生产线已经走向成熟。在流延设备方面，广东仕诚公司已经成长为国内仅有的，有能力生产超宽、高精密流延膜设备的企业之一，并于2005年5月推出宽幅达5000mm的三层大型流延薄膜生产线，届时在第十九届中国国际塑料橡胶工业展览会中，将现场展示5000mm超宽流延膜生产线的“收卷” 部分，并作现场推介，欢迎各界朋友莅临指导。随着广东仕诚塑料机械有限公司等一批国内企业的崛起，中国流延膜设备一定超越国际领先技术，并进一步完善产业化生产。
六、总结
随着国产设备的不断成熟，进入流延薄膜生产的门槛也随之降低。据有关部门统计，2004年我国流延薄膜市场需求增加到约27万吨。在市场需求的刺激下，去年流延薄膜的全国产量同比增长18％。目前全行业光引进 的流延薄膜生产线就已超过60台套，总生产能力达到20万吨以上，预计2005年仍将保持这一强劲的增长态势。
但同时，业内人士预测，随着我国流延薄膜新建和在建项目的纷纷投产，2005年流延薄膜的产能的大幅提高，新一轮的价格战将迅速拉开阵势。如果这一预测成真，那么，走自主创新之路，合理选择设备，开发差异化、专用化产品将是流延薄膜企业避免市场恶性竞争的唯一办法。
据统计，从国外引进一条5层共挤设备约需资金5800万元，总投资在8000万元左右。若没有市场作支撑，或市场发生变化，势必造成巨大的投资损失。而目前同吨位国产设备的生产线的投资只有进口线的1／8左右，而且技术指标、功能与进口设备相差不远，在性价比方面的优势已得到国外同行的认同。因此国内企业不能盲目迷信国外的大型设备，只有投入产出比相宜，在尽可能短期内能够得到良好的投资回报率，这才是最明知智的投资。
随着我国宏观经济调控政策实施，今年中国GDP增长短期内有所放缓，但流延薄膜仍属朝阳工业，未来几年市场需求仍将保持12％～17％的快速增长，但国内流延薄膜企业仍要认真调查研究市场，理性投资。
谢谢各位，祝大家身体健康！
我们公司将在2005年6月21日至24日举办的第十九届中国国际塑料橡胶工业展的B332展位中，现场展示5000mm超宽流延膜生产线的“收卷” 部分，欢迎各界朋友莅临指导。
附：第十九届中国国际塑料橡胶工业展览会
展出时间：2005年6月21日—2005年6月24日 展出地点：广州国际会议展览中心（广州琶洲）展位号码：B332（广东仕诚塑料机械有限公司）
第二篇：薄膜流研究进展
薄膜流研究进展
班级：机械工程专硕1班 学号：6160805020 姓名：程帅
摘要：液体在重力作用下以薄层形式沿壁面向下流动，称为液体薄膜流。它具有小流量、小温差、高传热传质系数、高热流密度、结构简单、动力消耗小等独特优点，己作为一项高效传热传质技术在化工、能源、航天、石油、制冷、电子等许多工业领域得到了广泛应用。本文介绍了非牛顿流体层流降膜流、新型薄膜覆盖材料、薄膜流涎机。正是由于实际应用的重要性和迫切性，在液体薄膜流的水动力过程和传热传质特性力一面，近几十年来开展了大量的深入研究。本文通过全面阐述液体薄膜流动和传热特性的研究现状，分析目前研究中存在的问题与不足，为未来研究提供借鉴。
关键词：液体薄膜流、非牛顿流薄膜流、新型薄膜覆盖材料、薄膜流涎机
1.液体薄膜流表面特征
对于液膜沿倾斜壁或垂直管壁向下流动的情形，从实验上观察到三种不同的流动状态:当Re=4T/v<20~30(T为单位湿周的体积流率，v为流体的运动粘度)，流动为层流，膜表面呈平滑状态且膜厚为常数;当200
(a)波峰高度/底层厚度=2.8(b)波峰高度/底层厚度=3.68 图1不同波峰高度/底层厚度比下的流动特性，R=600
大多数模拟结果显示:在孤立波内存在与主流方向相反的回流区，而在其周围的微波内不存在回流区(图1)。回流区的存在，加快了界面处和膜内冷热流体的混合，在一定程度上加强了传热效果，而且，液体表面波的存在，尤其是大孤立波，可有效地喇氏平均液膜厚度，.这些特征可以从理论上解释在波动膜状态下具有强传热传质速率的机理。
2、非牛顿流薄膜流
2.1非牛顿流体层流降膜流
非牛顿流体层流降膜流中质量传递过程.实验系采用温壁塔测定二氧化碳在高分子水溶液中吸收速率。这些溶液符合幂律模型.实验证明非牛顿幂律流体降膜流中考虑速度分布的微分方程精确解是正确的;对拟塑性流体,用无因次长度Z<0.1作为渗透论适用范围的判据是合适的，而精确解则不受此范围的限制。
首先，理论研究方面，液膜表面波动具有三维特征，在传热特性的理论研究中，通常假设液膜为二维流动，且表面无波动和界面切应力保持不变，这与实际的三维波动液膜表面和沿流动方向不断减小的切应力存在一定的差距;而且，影响传热特性的因素种类繁多，如何从理论上进一步完善物理模型有待探讨。其次，实验研究方面，目前所得液膜厚度和传热特性实验关联式间相差较大，实验数据 相对缺乏，建立合理的简化的物理模型或寻求适合工程应用的实验关联式，这也值得进一步深入研究。
2.2流延带的材料
最早用以制造流延带的材料是纯铜。纯铜有良好的延展性，有利于加工成无端带;铜带在使用过程中的变形可用辊压法展平。因纯铜对一般成膜溶液不具有良好的化学稳定性，同时铜带表面的光洁度和平面度不够高，不适于直接在其表面上流延薄膜，而需先在其表面上流延一定厚度的镜面层，在此镜面层上再流延薄膜。镜面层只能使用一定的期限，这样就增加了生产过程的复杂性，又降低了设备的生产能力。虽然如此，由于镜面层的质量改进和用期的延长，仍可见到使用铜带的报道。目前广泛使用的流延带是不锈钢无端带。薄膜和塑料工业的发展要求提高流延带的物理和化学性能。用以制造流延带的不锈钢材应有高的机械强度和硬度(抗拉强度9(Y一100kg/mm2，表面硬度Hd300^-320)，以保证在正常操作张力下不产生变形并且有高的抗擦伤能力;应能易于加工，使之达到镜面光洁度;同时对于成膜溶液应有高度的稳定性。18/8型不锈钢的某些品种(例如AISI304冷轧带材)可以满足这些要求。经过特殊机械加工制成的不锈钢流延带，可达到高度的厚度均一性和获得峰到谷的平均高度值小于0.1微米的镜面。因此，可以直接在这样的带的表面上流延薄膜。国外还制造纯镍带。镍具有高的腐蚀抵抗力，亦不需要中间层，物料可直接在其表面上流延。
牛顿型流体薄膜流中的物质传递与热传递在吸收器、蒸馏塔、薄膜反应器、蒸发器以及吸收式致冷机中的广泛应用，已为人们所熟知。近年来发现，非牛顿流体薄膜流中的传质和反应对于高分子加工、发酵液、生物制药等领域，其潜在的应用也十分广泛。特别是扩散系数的测定，由于非牛顿流体只有在其流动受剪的情况下才显示其特性，所以，一般的非流动情况下扩散系数的测定技术似乎难以利用。因此，对非牛顿薄膜流中的传质和传热加以研究就显得十分必要。
3.薄膜流的应用
新型薄膜覆盖材料的研究和开发是我国设施农业的重要研究方向。根据我国的国情,为满足市场需求,本文在国内首次提出采用日产的明净华涂层薄膜作为我国设施农业的保温覆盖材料。基于材料本身多方面优异性能,研究其在国内设施农业方面的应用前景。通过对新型薄膜覆盖材料的性能分析及其应用效果的研究，在理论和实践两方面加以验证。理论上推论出其具有良好的保温效果,并在后面的应用效果中得到证实。在应用效果上,只对棚内种植番茄 2 的叶数、株高、茎粗、产量、果实等进行了测试和比较分析,作物生长受到光照、温度、水分、肥料、空气等影响。实验在尽量保持温、光、水、肥等基本一致的条件下对作物生长进行对比,在作物的生长阶段里可以较明显的看出日产的明净华涂层膜下的作物长势好、产量高、品质好等华盾棚膜次之。总之，日产的明净华涂层膜在环境特性、光学特性及应用效果等各方面都具有较好的性能,基本上满足市场的需求，为解决目前我国设施农业存在的问题提出一种新的解决方法。
薄膜流涎机是生产包装薄膜的主要生产设备。随着国民经济的高速发展，人们对包装薄膜的需求越来越旺盛,要求也越来越高，这就促使薄膜流涎机生产企业必须高效、高质量地开发、生产符合客户要求的薄膜流涎机。薄膜流涎机模块化参数化设计技术研究,就是利用当前最先进的模块化设计技术并结合参数化CAD设计技术解决薄膜流涎机快速开发设计的问题,提高企业竞争力。现如今的设计，首先对薄膜流涎机模块化参数化设计进行了需求分析,在此基础上,制定了适合薄膜流涎机模块化参数化设计系统的总体方案,并搭建了薄膜流涎机模块化参数化设计系统的框架；然后根据模块化设计的基本原则和方法,并结合薄膜流涎机的功能以及自身结构特点,建立了以固定模块、通用模块和一般模块为基本单元模块,以功能模块为高级单元模块的层次分明的模块结构体系,建立了基本的三维模块库；根据薄膜流涎机自身零部件设计的要求和特点,提出了适合其零部件的参数化设计方法,并以薄膜流涎机收卷机为例,详细介绍了收卷机中各个零部件的参数化设计计算流程,完成了收卷机的参数化设计计算；最后以Visual Basic为二次开发工具,利用SolidWorks的二次开发技术并结合Access数据库,开发出了薄膜流涎机收卷机参数化设计系统。经实例运行可知,此系统可以快速实现收卷机的三维建模,提高设计效率,有较强的实际应用价值。
4.薄膜流国外研究现状
A new approximate analytical technique to address for non-linear problems, namely Optimal Homotopy Asymptotic Method(OHAM)is proposed and has been applied to thin film flow of a fourth grade fluid down a vertical cylinder.This approach however, does not depend upon any small/large parameters in comparison to other perturbation method.This method provides a convenient way to control the convergence of approximation series and allows adjustment of convergence regions where necessary.The series solution has been developed and the recurrence relations are given explicitly.The results reveal that the proposed method is very accurate, effective and easy to use.the unsteady thin film flow of a fourth grade fluid over a moving and oscillating vertical belt.The problem is modeled in terms of non-nonlinear partial differential equations with some physical conditions.Both problems of lift and drainage are studied.Two different techniques namely the adomian decomposition method(ADM)and the optimal homotopy asymptotic method(OHAM)are used for finding the analytical solutions.These solutions are compared and found in excellent agreement.For the physical analysis of the problem, graphical results are provided and discussed for various embedded flow parameters.The thermally activated flux flow effect has been studied in epitaxial FeSe 0.6 Te 0.4 thin film grown by a PLD method through the electrical resistivity measurement under various magnetic fields for B //c and B //ab.The results showed that the thermally activated flux flow effect is well described by the nonlinear temperature-dependent activation energy.The evaluated apparent activation energy U 0(B)is one order larger than the reported results and showed the double-linearity in both magnetic field directions.Furthermore, the FeSe 0.6 Te 0.4 thin film shows the anisotropy of 5.6 near T c and 2D-like superconducting behavior in thermally activated 3 flux flow region.In addition, the vortex glass transition and the temperature dependence of the high critical fields were determined.We report the design methodology of thin film capacitor(TFC)device using thermal evaporation technique for quality study or material differentiation application by testing with liquid(different concentration)and solid.A simple and special modification was incorporated in thermal evaporation setup for depositing semi cylindrical capacitor design on a capillary tube(CT).In order to avoid the disturbance due to electrostatic noise disturbance, TFC was covered with another glass tube, aluminum(Al)metal foil(as shield)and finally by plastic tube cover.Electrodes were taken from the film using silvers paste and connected as input to the LCR-Z meter.The capacitance value of the thin film was varied up to 15-16 pF from the initial value(Al: 129 pF, Cu: 130 pF)when subjected to the static flow.A low cost embedded micro controller module with Liquid Crystal Display(LCD)was developed for the real time testing of TFC.We present results of a numerical study of turbulent droplet-laden channel flow with phase transition.Previous studies of the same system did not take into account the presence of gravity.Here, we do so introducing a thin film of water at the bottom wall and permitting droplets to fall into and merge with it.We treat the carrier phase with the Eulerian approach.Each droplet is considered separately in the Lagrangian formulation, adopting the point-particle approximation.We maintain the film thickness constant by draining water from the bottom wall to compensate for(a)the droplets that fall onto the film and(b)evaporation/condensation.We also maintain on average the total mass of water in the channel by inserting new droplets at the top wall to compensate for the water that has been drained from the bottom wall.We analyze the behavior of the statistically averaged gas and droplet quantities focusing on the heat exchange between the two phases.We increase(a)the initial droplet diameter keeping the same initial droplet volume fraction and(b)the initial number of droplets in the channel keeping their diameter the same.In both parameter studies we find that droplets grow less than in the reference case.In case(a)this is explained by the larger velocity with which they travel to the bottom wall and in case(b)by the lower rate of condensation of vapor due to the presence of neighboring droplets.And we presents an investigation for unsteady MHD flow and radiation heat transfer of a nanofluid in a finite thin film over stretching surface in which the effects of heat generation, thermophoresis and Brownian motion are taken into account.Boundary layer governing differential equations are formulated and reduced into a set of ordinary differential equations by suitable similarity transformations.Solutions are obtained numerically and some interesting results are found.Results show that the film thickness decreases monotonically with unsteady parameter and the magnetic parameter increase but increases with the power law index number m.The temperature profile decreases while the nanoparticle volume fraction increases as the thermophoresis parameter increases.More effects of involved parameters on velocity, temperature and concentration fields are graphically presented and analyzed in detail.Electrophoretic deposition(EPD)of colloidal nanocrystals(NCs)under flow is explored as a general method for the fabrication of semiconducting thin films.For photovoltaic applications, a low process voltage is highly desirable to avoid damaging the accreting semiconductor.Here we report a continuous flow reactor design that can operate at reduced voltage compared to a traditional batch reactor while preserving the electrophoretic velocity of the NCs by utilizing narrow electrode spacing.In a batch reactor, the low ratio of reactor volume to electrode surface area dictated by such a narrow spacing of the electrodes would impose a limit on the mass of nanocrystals that are resident in the reactor and therefore the thickness of the films that can be deposited.By continuously flowing the colloidal dispersion of NCs this limitation is obviated and thick films can be deposited.Through modeling and experiment we demonstrate the process parameters necessary to completely utilize the NCs in the feed solution, thereby achieving nearly 100% atom economy in the deposition process.The reactor design is compatible with large area substrates and is specifically designed to enable continuous, high-rate fabrication of the active layer of photovoltaic cells.The approach to calculating a new form of the exact analytic solution of thin film fluid flows rests upon a sequence of transformations including the modification of the classic technique due to Scipione del Ferro and Niccolò Fontana Tartaglia.Next the authors establish a lemma that justifies the new expression of the exact analytic solution for thin film fluid flows of fourth-grade fluids.Second, the authors apply a modification of the systematic ADM to quickly and easily calculate the sequence of analytic approximate solutions for this strongly nonlinear model of thin film flow of fourth-grade fluids.The ADM has been previously demonstrated to be eminently practical with widespread applicability to frontier problems arising in scientific and engineering applications.Herein, the authors seek to establish the relative merits of the ADM in the context of the thin film flows of fourth-grade fluids.;The ADM is shown to closely agree with the new expression of the exact analytic solution.The authors have calculated the error remainder functions and the maximal error remainder parameters in the error analysis to corroborate the solutions.The error analysis demonstrates the rapid rate of convergence and that we can approximate the exact solution as closely as we please;furthermore the rate of convergence is shown to be approximately exponential, and thus only a low-stage approximation will be adequate for engineering simulations as previously documented in the literature.;This paper presents an accurate work for solving thin film flows of fourth-grade fluids.The authors have compared the approximate analytic solutions by the ADM with the new expression of the exact analytic solution for this strongly nonlinear model.The authors commend this technique for more complex thin film fluid flow models.Evaporation in a thin film induces pronounced temperature gradient and surface tension gradient along the liquid-vapor interface and in turn engenders thermocapillary flow.This study aims to investigate the fluid flow characteristics attributed to the thermocapillarity in an evaporating thin liquid film of polar and nonpolar liquids.A numerical steady-flow model is derived based on the fundamental principles of fluid flow and heat transfer by applying the long-wave evolution technique.To scrutinize the underlying physical transport phenomena associated with the significance of thermocapillary effect in an evaporating thin liquid film, we investigate the hydrodynamic characteristics of thermocapillary convection which is typically characterized by the recirculation flow patterns.The two-dimensional recirculation flow patterns in different excess-temperature regimes are analyzed and a critical turning point at where the flow is reversed due to the thermocapillary action can be identified.Compared to other working fluids, water depicts a unique thermocapillary flow characteristic where its flow lines manifests in the form of swirls along the liquid-vapor interface.The normal and the shear stress distributions further provide a clearer picture on the strength of thermocapillarity to identify the manifestation of thermocapillary flow.The analysis of flow patterns and hydrodynamic behaviors of evaporating thin liquid films provide essential insights in discerning the occurrence of thermocapillary flow as well as the significance of thermocapillarity in polar and nonpolar liquids.The purpose of this paper is to study the thin film flow of a fourth grade fluid subject to slip conditions in order to understand its velocity profile.Design/methodology/approach。An exact expression for flow velocity is derived in terms of hyperbolic sine functions.The practical usage of the exact flow velocity is restrictive as it involves very complicated integrals.Therefore, an approximate solution is also derived using a Galerkin finite element method and numerical error analysis is performed.Findings – The behavior of fluid velocity with respect to various flow parameters is discussed.The results are not restrictive to small values of flow parameters unlike those obtained earlier using homotopy analysis method and homotopy perturbation method.Originality/value – An approximate solution based on finite element technique is derived.总结
液体薄膜流以其高传热传质系数、结构简单且动力消耗小等独特优点，已作为一项高效传热传质技术在传统工业和高新技术领域中得到了广泛的应用。现已成为国际传热传质科学与工程界的一个十分活跃的研究领域，其潜在的技术应用领域将非常广泛。而且，近年来，利用液体薄膜流的特性来解决高技术领域中遇到的高热流密度下的强化换热问题，越来越引起人们的关注，这方面的实例有:大规模集成电路的薄膜冷却、第二代核电站安全壳的薄膜蒸发冷却方案、液滴辐射器以及新型太阳能集热器、液膜除尘器等。显然，要充分发挥液体薄膜强化传热传质的优势，一个至关重要的问题就是要弄清其内在的流动过程和传热传质机理，维持薄膜流动稳定，使之均匀地包覆在传热表面；否则一旦液体薄膜发生破断，传热表面出现干斑或干区，那么就会引发各种各样的严重后果，诸如热敏性物料变味变质、非热敏性物料结焦、以至堵塞传热管，而在有些情况下，传热表面就会因干区温度急剧上升而过热或烧毁。本文对非牛顿薄膜流中物质与热能传递的规律性，寻求其浓度分布表达式以及局部和平均Sh数的理论值，然后再与实验数据相互对照、并介绍了薄膜流在工业上的应用，目前己取得了大量的研究成果，并得到了广泛的工业应用。但在有些方面，所得的认识规律尚不统一，因此仍需深入研究。
参考文献
[1].液体薄膜流的流动和传热特性
阎维平;叶学民;李洪涛 华北电力大学学报 2005-01-30 [2].液体薄膜流稳定性和破断特性的研究进展
叶学民;阎维平华北电力大学学报 2006-11-30 [3].非牛顿流体薄膜流中传质和传热的理论研究
江体乾;黄德成;瞿谷仁化工学报 1982-05-01 [4].非牛顿流体薄膜流中质量传递的实验研究
江体乾;褚家瑛;徐英农 化工学报 1984-08-28 [5].薄膜流延带及其应用
詹绍源 感光材料 1984-06-29
[6].新型薄膜覆盖材料的性能分析及其应用效果的研究
李胜战 西北农林科技大学 2009-05-01 [7].薄膜流涎机模块化参数化设计技术研究
林元华 南京理工大学 2011-12-01 [8].壁面薄膜流的热质传递和稳定性研究
叶学民 华北电力大学（河北）2002-07-01 [9].全自动精密薄膜流延机的设计方案
林伟强 机电工程技术 2001-12-30
[10].Optimal homotopy asymptotic method with application to thin film flowVasile Marinca;Nicolae Herişanu;
Iacob Nemes De Gruyter2008 [11].Unsteady thin film flow of a fourth grade fluid over a vertical moving and oscillating beltTaza Gul;Fazle Ghani;S.Islam;R.A.Shah;I.Khan;Saleem Nasir;S.Sharidan;爱思唯尔期刊2015 [12].Thermally activated flux flow in superconducting epitaxial FeSe 0.6 Te 0.4 thin filmD.Ahmad;W.J Choi;Y.I.Seo;Sehun Seo;Sanghan Lee;Yong Seung Kwon
爱思唯尔期刊2016 [13].Design of Thin Film Capacitive Sensor for Flow MeasurementK.J.Kumaresh;P.Deepak Raj;M.Sridharan;爱思唯尔期刊2016 [14].Influence of H 2 flow ratio on the photoelectric properties of hydrogenated AZO thin films with embedded silver layerGenghua Yan;Ye Yuan;Wenli Chen;Ruijiang Hong;
Materials Letters2016 [15].Heat transfer in droplet-laden turbulent channel flow with phase transition in the presence of a thin film of waterA.Bukhvostova;J.G.M.Kuerten;B.J.Geurts;International Journal of Heat and Fluid Flow2016 [16].Unsteady MHD flow and radiation heat transfer of nanofluid in a finite thin film with heat generation and thermophoresisJing Li;Liancun Zheng;Lin Liu;Bandar Bin-Mohsin
Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers2016 [17].Thin films of copper indium selenide fabricated with high atom economy by electrophoretic deposition ofnanocrystals under flowAndrew D.Dillon;Long Le Quoc;Mustafa Goktas;Borirak Opasanont;Subham Dastidar;Shawn Mengel;Jason B.Baxter;Aaron T.Fafarman2016 [18].Exact and approximate analytic solutions of the thin film flow of fourth-grade fluids by the modified Adomian decomposition methodLazhar Bougoffa;Jun-Sheng Duan;Randolph Rach International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow2016 [19].A hydrodynamic analysis of thermocapillary convection in evaporating thin liquid filmsElaine Lim;Yew Mun Hung;Boon Thong TanInternational Journal of Heat and Mass Transfer2016 Hanifa Hanif;Abdul WahabInternational Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow2015
[20].Numerical study of a thin film flow of fourth grade fluidAmer Rasheed;Rab Nawaz;Sohail Ahmed Khan;
点击咨询 