人工造雪水滴蒸发冷却过程分析

发布时间：2024-05-19 22:05

　　本文介绍了水滴蒸发冷却过程的传热传质基础理论,讨论了人工造雪的合适参数范围。结果表明,允许造雪的最大水滴直径随环境温度和相对湿度的降低而增加,且后者对临界水滴直径有较大的影响,相对湿度为20%和80%对应的临界水滴直径分别为大约410μm和170μm(环境温度2℃,飞行时间1 s);当环境温度高于0℃,液滴自身的蒸发冷却效果也可以使水滴的温度降低至0℃,但要求相对湿度较低;在水滴直径为100μm(风速2 m/s,初始温度4℃),环境温度为10℃时要求相对湿度在11%以下。

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【部分图文】：

图1水滴尺寸分布

对于内混式气液混合喷嘴，当气压和水压均为0.6MPa、气液混合腔直径为5mm时，距喷嘴150mm处测得数据[23]如图1所示。气液混合使喷嘴的雾化平均直径在66μm左右，与R-R分布趋势相吻合，呈先增大后减小的趋势。人工造雪时，需要根据环境参数调整喷嘴参数，使液滴直径分布在....

图2造雪临界水滴直径随落地时间的变化

图2所示为造雪临界液滴尺寸随允许落地时间的变化。由图2可知，环境相对湿度较低时，水蒸气分压力较小，小液滴在飞行时蒸发冷却能力强，当液滴飞行时间相同时，能使较大的液滴冷凝成雪花，允许临界水滴直径随着相对湿度的减小而增大。当环境温度为2℃，飞行时间1s时，相对湿度为20%和80%对....

图3造雪的临界水滴直径

在水滴直径为100μm，风速为2m/s，水滴初始温度为4℃下，根据环境温度与相对湿度湿度的关系绘制的可造雪区域如图4所示。当对流换热量与蒸发潜热量之和小于零时，水滴对外放热使自身温度不断下降。若环境温度在0℃以下，则在任何相对湿度下均可造雪；随着环境温度逐渐上升，所需的环境相对....

图4造雪区域图（D0=100μm,V=2m/s,Tw=4℃）

图3造雪的临界水滴直径水滴可蒸发吸热冻结成雪晶，但在温度高湿度低的情况下造雪是不可取的，原因是水滴蒸发迅速，水分损失过大，制雪效率低下；环境温度过高，小水滴即使蒸发冻结成雪晶，也会因为环境温度过高而发生融化，无法长时间维持雪貌。

本文编号：3978519