液滴速降压过程中气泡生长影响因素研究

发布时间：2020-07-04 09:34

【摘要】：速降压条件下,气泡在单个液滴内的生长对很多工业过程有着至关重要的影响。单个液滴内气泡产生机理有两种,一是过热,液体沸点随环境压力快速降低而降低,液滴变成过热状态;二是过饱和,气体的溶解度随环境压力快速降低而变小,溶解在液滴内的气体释放,形成气核,产生浓度梯度,气泡逐渐生长。本文对速降压过程中单个液滴内气泡的生长机理进行了深入探究。在实验研究方面,搭建液滴非平衡态热力学特性综合实验台,实验台由测试系统、真空系统、图像采集系统和数据采集系统组成,将去离子水液滴悬挂在涂有亲水涂层并可以测量液滴温度的热电偶上,用高速摄像机拍摄实验现象。在理论研究方面,针对不同的气泡生长机理建立了传质模型、传热模型和改进传热模型:传质模型耦合了气泡生长动量方程和传质方程;传热模型耦合了气泡生长动量方程和液相能量守恒方程;改进传热模型在传热模型基础上考虑了热电偶存在对气泡生长的影响。将三个模型的模拟结果与本文实验结果进行对比,结果发现改进传热模型与实验结果相吻合,可以得出速降压条件下单个液滴内气泡生长机理是液体过热。改进传热模型计算结果显示:气泡生长过程分为初始阶段、过渡阶段、加速阶段;压差项(?P=P_(v0)-P_∞)促进气泡生长,而表面张力项、粘性应力项和热电偶摩擦阻力项对气泡的生长起抑制作用,气泡生长呈现不同阶段的原因是四者共同作用的结果;压差越小,气泡生长的初始阶段持续时间更长;气泡生长的整个过程时间比较短,液滴表面温度在气泡生长的过程中一直不变;由于气泡生长需要热量,在初始阶段过后,气泡表面温度会逐渐下降;在液滴所处的环境压力相同时,气泡的生长速度随着过热度的增大而增大;液滴过热度相同时,气泡的生长速度与环境压力成正比,这是因为环境压力越高,在相同过热度下,压差越大,促使气泡快速生长;压差相同时,气泡的生长速度与环境压力成反比。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK124
【图文】：

真空罐结构图

涂抹亲水涂层前后实验对比图

【参考文献】

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本文编号：2740952