發(fā)布時間：2017-10-02 16:16

  本文關鍵詞：蒸汽冷凝成核微觀過程的實驗研究

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【摘要】：冷凝過程廣泛存在于自然、日常生活、工業(yè)生產(chǎn)等方面,作為凝結過程的第一步,冷凝成核有著重要意義,同時冷凝成核本身也有諸多重要應用,如天氣控制、空氣除塵、表面防霧等。對冷凝成核研究并加深對該過程的認識,將有助于相關領域的技術發(fā)展與革新。然而受到傳統(tǒng)觀測手段最小成像極限的限制,已有工作對于冷凝成核過程實驗研究尚不充分。本文以冷凝液滴多尺度演化為背景,針對液滴生命周期的初始微觀階段,搭建了蒸汽冷凝光學檢測實驗平臺,利用光纖光譜儀、大功率激光器等設備,觀測了冷凝初期光波的散射、干涉等現(xiàn)象,考察發(fā)生在蒸汽體相以及冷凝界面上的成核微觀行為。純蒸汽冷凝過程中,水分子首先在近壁面附近氣相團聚成核形成團簇,且團簇的生成量隨過冷度增加而增加；同時,臨近表面數(shù)百微米的空間內存在團簇層,團簇在垂直表面方向呈現(xiàn)一定分布,距離表面越遠,冷凝團簇平均尺寸越小,密度越稀�。环肿訄F簇在遠離低溫壁面后會在一段時間內發(fā)生泯滅,時間越長,團簇泯滅比例越大,經(jīng)過計算,一定過冷度下近壁面氣相水分子團簇的壽命約為毫秒量級。對于表面膜狀冷凝過程的初始階段,表面反射率譜線特性既不同于光潔表面又明顯區(qū)別于薄液膜存在時的理論計算譜線,說明冷凝初期蒸汽首先在表面凝聚形成不連續(xù)的液核,隨著冷凝進程的發(fā)展,液核發(fā)生合并形成液膜,初始液膜形成厚度約為百納米量級。同時對表面反射率進行連續(xù)捕捉可計算獲得膜厚變化曲線,為動態(tài)薄膜厚度的連續(xù)在線測量提供一種良好的方法。對于含有懸浮微粒的濕空氣,研究發(fā)現(xiàn),在其進行絕熱膨脹過程中,水蒸氣以固體懸浮顆粒為凝結核心在體相發(fā)生非均相冷凝形成微液滴,結合激光Mie散射原理分析發(fā)現(xiàn),微液滴平均尺寸與氣相水分壓、氣體膨脹率呈現(xiàn)正相關；經(jīng)計算,一定濕度的空氣絕熱膨脹非均相核化冷凝形成微米級液滴,為其成為一種高效、易于維護的除塵前處理技術提供理論依據(jù)。
【關鍵詞】：冷凝核化 團簇 微液滴 光學檢測
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ026.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-23
• 1.1 課題背景與意義9
• 1.2 冷凝液滴的多尺度及演化9-11
• 1.3 初始液滴形成機制與團簇成核物理模型11-13
• 1.4 均相核化速率理論13-15
• 1.5 氣相懸浮微粒對液滴生長過程影響15-17
• 1.6 光的吸收、色散、散射及其在微觀測量的應用17-21
• 1.6.1 光的吸收17-18
• 1.6.2 光的色散18-19
• 1.6.3 光的散射19-20
• 1.6.4 光學技術在微觀測量的應用20-21
• 1.7 本文研究內容21-23
• 2 純蒸汽冷凝團簇行為研究23-34
• 2.1 實驗原理23-24
• 2.2 壁面冷凝團簇實驗24-28
• 2.2.1 實驗裝置24-26
• 2.2.2 實驗設計26-27
• 2.2.3 實驗結果及討論27-28
• 2.3 冷凝團簇射流散射實驗28-33
• 2.3.1 實驗裝置28-30
• 2.3.2 實驗設計30-31
• 2.3.3 實驗結果及討論31-33
• 2.4 本章小結33-34
• 3 冷凝壁面反射干涉光譜分析34-44
• 3.1 反射干涉光譜測量原理及計算35-37
• 3.1.1 反射干涉光譜膜厚測量原理35-37
• 3.1.2 薄膜厚度計算37
• 3.2 實驗裝置及實驗設計37-40
• 3.2.1 實驗裝置37-39
• 3.2.2 實驗設計39-40
• 3.3 實驗結果及討論40-43
• 3.3.1 膜狀冷凝初始階段反射光譜分析40-41
• 3.3.2 膜狀冷凝初始液膜厚度41-42
• 3.3.3 膜狀冷凝薄液膜厚度增長規(guī)律42-43
• 3.4 本章小結43-44
• 4 含凝結核氣體體相冷凝現(xiàn)象44-56
• 4.1 Mie散射測量微粒直徑原理44-47
• 4.2 實驗裝置及實驗設計47-51
• 4.2.1 實驗裝置47
• 4.2.2 壓力降低蒸汽非均相核化的實驗證實47-51
• 4.2.3 氣相微液滴粒徑測量51
• 4.3 數(shù)據(jù)處理及分析51-55
• 4.3.1 氣相微液滴尺度計算51-54
• 4.3.2 絕熱膨脹冷凝應用于除塵前處理過程的探討54-55
• 4.4 本章小結55-56
• 結論56-57
• 參考文獻57-62
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況62-63
• 致謝63-64

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 蘭忠;馬學虎;王愛麗;彭本利;王四芳;朱霞;;低壓蒸汽滴狀冷凝過程中液滴生長特性[J];工程熱物理學報;2012年01期

2 蘭忠;徐威;朱霞;馬學虎;;滴狀冷凝過程壁面反射光譜的分子團聚模型分析[J];物理學報;2011年12期

3 馬學虎;彭本利;蘭忠;王愛麗;王四芳;張崇峰;白濤;;滴狀冷凝傳熱的多尺度規(guī)劃與最佳接觸角[J];工程熱物理學報;2011年02期

4 ;Self-aggregation of vapor-liquid phase transition[J];Progress in Natural Science;2003年06期

5 孫艷,孫鋒,楊玉孝,譚玉山;一種新的膜厚測試技術[J];計量技術;2002年03期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 汪明哲;低壓蒸汽滴狀冷凝傳熱的實驗研究[D];大連理工大學;2009年

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本文編號：960584