【摘要】：速降壓條件下,氣泡在單個液滴內(nèi)的生長對很多工業(yè)過程有著至關(guān)重要的影響。單個液滴內(nèi)氣泡產(chǎn)生機(jī)理有兩種,一是過熱,液體沸點(diǎn)隨環(huán)境壓力快速降低而降低,液滴變成過熱狀態(tài);二是過飽和,氣體的溶解度隨環(huán)境壓力快速降低而變小,溶解在液滴內(nèi)的氣體釋放,形成氣核,產(chǎn)生濃度梯度,氣泡逐漸生長。本文對速降壓過程中單個液滴內(nèi)氣泡的生長機(jī)理進(jìn)行了深入探究。在實(shí)驗(yàn)研究方面,搭建液滴非平衡態(tài)熱力學(xué)特性綜合實(shí)驗(yàn)臺,實(shí)驗(yàn)臺由測試系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成,將去離子水液滴懸掛在涂有親水涂層并可以測量液滴溫度的熱電偶上,用高速攝像機(jī)拍攝實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在理論研究方面,針對不同的氣泡生長機(jī)理建立了傳質(zhì)模型、傳熱模型和改進(jìn)傳熱模型:傳質(zhì)模型耦合了氣泡生長動量方程和傳質(zhì)方程;傳熱模型耦合了氣泡生長動量方程和液相能量守恒方程;改進(jìn)傳熱模型在傳熱模型基礎(chǔ)上考慮了熱電偶存在對氣泡生長的影響。將三個模型的模擬結(jié)果與本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)改進(jìn)傳熱模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合,可以得出速降壓條件下單個液滴內(nèi)氣泡生長機(jī)理是液體過熱。改進(jìn)傳熱模型計(jì)算結(jié)果顯示:氣泡生長過程分為初始階段、過渡階段、加速階段;壓差項(xiàng)(?P=P_(v0)-P_∞)促進(jìn)氣泡生長,而表面張力項(xiàng)、粘性應(yīng)力項(xiàng)和熱電偶摩擦阻力項(xiàng)對氣泡的生長起抑制作用,氣泡生長呈現(xiàn)不同階段的原因是四者共同作用的結(jié)果;壓差越小,氣泡生長的初始階段持續(xù)時間更長;氣泡生長的整個過程時間比較短,液滴表面溫度在氣泡生長的過程中一直不變;由于氣泡生長需要熱量,在初始階段過后,氣泡表面溫度會逐漸下降;在液滴所處的環(huán)境壓力相同時,氣泡的生長速度隨著過熱度的增大而增大;液滴過熱度相同時,氣泡的生長速度與環(huán)境壓力成正比,這是因?yàn)榄h(huán)境壓力越高,在相同過熱度下,壓差越大,促使氣泡快速生長;壓差相同時,氣泡的生長速度與環(huán)境壓力成反比。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK124
【圖文】：

真空罐結(jié)構(gòu)圖

涂抹親水涂層前后實(shí)驗(yàn)對比圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2740952