液膜在竖直加热壁面流动与波动的实验研究

发布时间：2020-05-31 03:42

【摘要】：液膜在竖直加热壁面上的流动广泛应用在工业各个领域内,如航天发动机推力室壁的冷却,大规模集成电路的冷却,火力发电厂和核电力发电厂的冷却,化工方面利用液膜脱硫提纯萃取以及生活上所用的竖壁蒸发器,液膜加湿器等等,但由于对液膜的研究涉及到流动波动传热传质破裂等多方面,所以对其研究并不充分,需要进一步的补充研究。本文主要通过搭建液膜流动的实验台,用观测到的实验数据对液膜的流动波动进行研究。对液膜的流态以及波动状态通过CCD相机以及外光源来观察,结果表明:随着雷诺数的增大,液膜逐渐从层流过渡到湍流,波动状态也随着雷诺数的增大而增大,并且发现波纹的弯曲程度与雷诺数有关,并测量了一定雷诺数范围内成型的马蹄铁波纹的特征值,表明其具有稳定的区间。此外,还利用激光,从侧面对液膜进行拍摄,得到液膜流动方向的二维轮廓图。本实验使用白光共焦测位仪对液膜的厚度进行测量,该仪器优点为精准度高,缺点是只能测量一个点。结果表明,即使在小雷诺数情况下,液膜厚度也发生微小改变,但厚度有趋向稳定的值。随着雷诺数的增大,液膜的平均厚度以幂指数形式增长,并且厚度波动越来越大,频率越来越高,波动位移图、速度图呈锯齿波状。当加热时,对液膜的厚度的变化有促进的作用,并且有的地方厚度显著增大,有的地方液膜厚度显著减小。利用红外线测温仪测量的液膜温度的数据表明,加热时,液膜温度分布不均匀,并且随着热流密度的增大,这种不均匀性变大;液膜温度的分布为条状分布,温度高低相间,并且由于这种温度分布所产生的马拉哥尼现象,使温度高区域的液膜向温度低区域液膜移动,以至于液膜厚度分布不均匀。对不同雷诺数条件下的温度云图显示,液膜温度位置的分布与雷诺数的关系并不明显。当雷诺数较小时,热流密度较大时,液膜容易发生破裂,并且破裂处容易发生在温度较高的边缘位置。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK124;O35

【参考文献】