本文選題：多組分　切入點(diǎn)：液滴　出處：《華北電力大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：本文研究降壓環(huán)境下多組分液滴的蒸發(fā)特性以及水滴閃蒸的氣泡生長過程。多組分液滴在降壓環(huán)境下的蒸發(fā)特性可應(yīng)用于海水淡化、航空航天的液體排放等領(lǐng)域,對(duì)該問題的研究有助于掌握多組分相變的傳熱傳質(zhì)規(guī)律。多組分液滴蒸發(fā)涉及到液滴表面的瞬時(shí)傳熱,多組分相變,以及組分間的傳質(zhì)擴(kuò)散,蒸發(fā)過程中,液滴內(nèi)部組分濃度不斷變化,增加了問題的復(fù)雜性。本文采用理論研究方法,構(gòu)建多組分液滴降壓蒸發(fā)模型,通過與已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)比,結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了模型的有效性。主要研究內(nèi)容有:(1)降壓環(huán)境下鹽水液滴蒸發(fā)過程理論研究�；谀芰渴睾惴匠毯蛡髻|(zhì)擴(kuò)散方程,建立了鹽水液滴降壓蒸發(fā)模型,描述了液滴內(nèi)部溫度分布和濃度分布隨時(shí)間的變化�？紤]鹽水濃度對(duì)質(zhì)量蒸發(fā)率的影響引入了活度系數(shù)。通過數(shù)值計(jì)算,掌握了蒸發(fā)過程中液滴內(nèi)部溫度分布、濃度分布以及液滴無量綱尺寸隨時(shí)間的變化問題,分析了影響鹽水液滴降壓蒸發(fā)過程的主要因素。(2)降壓環(huán)境下鹽水液滴蒸發(fā)析鹽過程理論研究。隨蒸發(fā)過程的進(jìn)行,當(dāng)鹽水液滴的濃度大于相應(yīng)溫度下的飽和濃度后,液滴表面開始析鹽。采用“四階段模型”,考慮液滴表面的鹽殼形成過程,析鹽過程的結(jié)晶熱釋放,以及析出鹽分對(duì)鹽水液滴蒸發(fā)特性的影響,研究鹽水液滴在降壓環(huán)境下析鹽過程的溫度變化。(3)雙組分酒精溶液液滴降壓蒸發(fā)過程理論研究。酒精溶液液滴內(nèi)包含兩種可揮發(fā)性成分,蒸發(fā)過程中兩種組分相互影響,采用“雙組分液滴蒸發(fā)模型”,引入不同組分的活性因子,考慮液滴表面的質(zhì)量蒸發(fā)率。通過數(shù)值計(jì)算,掌握了蒸發(fā)過程中,液滴內(nèi)部濃度分布、溫度分布以及液滴無量綱尺寸隨時(shí)間的變化問題,分析了影響酒精溶液液滴在降壓蒸發(fā)過程中溫度及尺寸變化的主要因素。(4)速降壓環(huán)境下,液滴閃蒸伴隨的氣泡生長過程也是影響閃急噴霧的重要組成部分,本文對(duì)水滴閃蒸的氣泡生長過程進(jìn)行了理論研究。在Schrage液滴閃蒸模型的基礎(chǔ)上,引入氣泡生長的動(dòng)力學(xué)方程式(Rayleigh方程式),通過數(shù)值計(jì)算,分析了影響氣泡生長的主要因素。
[Abstract]:In this paper, the evaporation characteristics of multi-component droplets and the bubble growth process of water droplet flash are studied. The evaporation characteristics of multi-component droplets in the pressure lowering environment can be used in desalination of seawater, liquid discharge in aerospace, and so on. The study of this problem is helpful to understand the heat and mass transfer law of multi-component phase change. The evaporation of multi-component droplets involves the instantaneous heat transfer on the surface of the droplet, the multi-component phase transition, the mass transfer and diffusion between components, and the process of evaporation. In this paper, a multi-component droplet depressurization evaporation model is constructed by theoretical research method, and the results are in good agreement with the available experimental data. The validity of the model is verified. The main contents of this study are: 1) theoretical study on the evaporation process of saltwater droplets in a pressurized environment. Based on the energy conservation equation and mass transfer diffusion equation, a saltwater droplet depressurization evaporation model is established. The variation of temperature distribution and concentration distribution with time in droplet is described. The activity coefficient is introduced into account of the influence of salt water concentration on mass evaporation rate. The distribution of concentration and the dimensionless size of droplets vary with time. The main factors affecting the process of saltwater droplet depressurization and evaporation are analyzed. When the concentration of the saltwater droplet is higher than the saturation concentration at the corresponding temperature, the surface of the droplet begins to salting-out. The "four-stage model" is used to consider the formation process of salt shell on the droplet surface, and the crystallization heat is released during the salt-evolution process. And the effect of precipitated salts on the evaporation characteristics of saltwater droplets, This paper studies the temperature change of salt-evolution process of saltwater droplets under depressurization environment. The theoretical study of two-component alcohol solution droplet depressurization evaporation process is carried out. There are two volatile components in the droplet of alcohol solution, and the two components interact with each other in the evaporation process. The two-component droplet evaporation model was used to introduce the active factors of different components, and the mass evaporation rate of the droplet surface was taken into account. Through numerical calculation, the internal concentration distribution of the droplet in the evaporation process was grasped. The temperature distribution and droplet dimensionless size change with time are analyzed. The main factors affecting the temperature and size change of droplet in alcohol solution during the process of depressurization and evaporation are analyzed. The bubble growth process accompanied by droplet flash is also an important component of flash spray. The bubble growth process of water droplet flash is theoretically studied in this paper. The dynamic equation of bubble growth is introduced into Rayleigh equation. The main factors affecting bubble growth are analyzed by numerical calculation.
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK124

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本文編號(hào)：1654273