液滴速降壓蒸發(fā)過(guò)程中的氣泡生長(zhǎng)研究.pdf

1、液體的閃蒸過(guò)程在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，在航空航天和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的安全生產(chǎn)中也有著重要的研究?jī)r(jià)值。單個(gè)液滴速降壓蒸發(fā)過(guò)程中氣泡生長(zhǎng)的研究是液體閃蒸研究中的重要組成部分，關(guān)系到液體閃蒸噴霧后的霧束形態(tài)。本文采用實(shí)驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方法，針對(duì)單個(gè)液滴速降壓蒸發(fā)過(guò)程中的氣泡生長(zhǎng)過(guò)程展開(kāi)研究。
　　實(shí)驗(yàn)研究方面，采用液滴懸掛法，設(shè)計(jì)并搭建了能夠?qū)σ旱渭訙夭⑶覍?shí)驗(yàn)可重復(fù)性高的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)以蒸餾水和正戊烷為工質(zhì)，液滴的初始溫度在20~4

2、0℃范圍內(nèi)，環(huán)境壓力由一個(gè)大氣壓降至200~2000Pa，研究發(fā)現(xiàn)：提高液滴的初始溫度，液滴更容易發(fā)生爆裂現(xiàn)象，其熱力狀態(tài)也更接近飽和線；最終環(huán)境壓力越高，氣泡生成至破裂所經(jīng)歷的時(shí)間越長(zhǎng)。蒸餾水液滴爆裂后，熱電偶結(jié)點(diǎn)上殘存的部分液體在低壓環(huán)境下繼續(xù)蒸發(fā)，熱電偶測(cè)量溫度繼續(xù)下降，至熱電偶處水分蒸發(fā)完全，測(cè)量溫度迅速上升；而由于正戊烷的沸點(diǎn)低、粘度小，降壓瞬間，正戊烷液滴內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，并且液滴劇烈晃動(dòng)，正戊烷液滴內(nèi)的氣泡生長(zhǎng)，導(dǎo)致其脫離熱電

3、偶結(jié)點(diǎn)，熱電偶測(cè)量溫度迅速回升。
　　理論研究方面，對(duì)單個(gè)液滴閃蒸過(guò)程中的氣泡生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化假設(shè)，在液滴閃蒸模型的基礎(chǔ)上，將氣泡生長(zhǎng)的動(dòng)量方程與液滴閃蒸的能量方程耦合，建立了液滴閃蒸過(guò)程中氣泡生長(zhǎng)的理論模型。模型計(jì)算結(jié)果顯示：氣泡的生長(zhǎng)過(guò)程可分為初始階段、過(guò)渡階段和加速階段；氣泡生長(zhǎng)受氣泡界面壓差、表面張力以及粘性應(yīng)力的影響，壓差促進(jìn)氣泡生長(zhǎng)，表面張力和粘性應(yīng)力抑制氣泡生長(zhǎng)，氣泡生長(zhǎng)呈現(xiàn)不同階段的原因，即是三者共同作用的