《液滴撞擊條件下鹽水液膜蒸發形態轉捩機理的探索》是依託大連理工大學,由郭亞麗擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：液滴撞擊條件下鹽水液膜蒸發形態轉捩機理的探索
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭亞麗
- 批准號：51376037
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
液滴撞擊下的降膜蒸發存在於諸多工業領域,其中的傳熱效率對於整個工業過程意義重大,在該過程中,液滴撞擊液膜產生的界面變形對蒸發形態乃至傳熱效率產生影響、鹽水濃度對蒸發形態具有影響、在不同蒸發形態下鹽濃度的變化又對傳熱係數影響不同，深入研究該複雜動力學和熱質傳遞過程，探索其中的氣泡動力學、相變熱動力學、溶液熱力學機理，具有重要科學意義。本項目擬在液滴撞擊條件下，觀測鹽水溶液液膜由表面蒸發向成核沸騰的轉捩條件，同時基於氣-液-固相互作用理論、相變理論和溶液熱力學理論，數值模擬液滴撞擊後液膜的變形、氣泡在液膜內的生長及與液膜上的氣層合併的過程，通過分析液膜內溫度、壓力、速度、濃度等特點，揭示兩種蒸發形態下的換熱特徵,總結液滴撞擊的界面效應、液膜內發生核態沸騰的氣泡產生和生長效應等對換熱過程的影響，探索其中的物理現象本質和引起相變傳熱氣化形態轉捩的機理，對其作出科學描述，結果為工業過程提供理論指導。
結題摘要
液滴撞擊下的降膜蒸發存在於諸多工業領域,其中的傳熱效率對於整個工業過程意義重大,在該過程中,液滴撞擊液膜產生的界面變形對蒸發形態乃至傳熱效率產生影響、鹽水濃度對蒸發形態具有影響、在不同蒸發形態下鹽濃度的變化又對傳熱係數影響不同，深入研究該複雜動力學和熱質傳遞過程，探索其中的氣泡動力學、相變熱動力學、溶液熱力學機理，具有重要科學意義。本項目採用實驗觀測和數值模擬手段，研究了液滴撞擊條件下鹽水液滴與壁面的接觸特性、液滴的動力學過程及液膜不同蒸發形態的換熱特性，對過程中的特殊物理現象進行了深入探索，取得了如下主要進展： 1. 建立了液滴撞擊條件下液膜受熱觀測實驗台，實現了液滴撞擊平面、液滴撞擊圓柱體表面及液滴撞擊上述表面覆有液膜時的形態變化觀測和溫度變化等參數測量。解決了拍攝光源、清晰度、微細動態過程的測量問題，實現了對該過程的細緻觀測。 2. 完成了液滴撞擊條件下，鹽水液滴與壁面的接觸特性實驗、液膜蒸發和沸騰過程實驗觀測，測試了液滴撞擊後的接觸角及鋪展因子等參數的變化規律和動力學變形特徵、以及液膜在蒸發和沸騰時的換熱特徵，對相關過程中的特徵參量和特殊現象進行了深入分析和規律性描述。 3. 採用數值方法分析了純水液滴、鹽水液滴撞擊條件下，液膜的動力學變形、蒸發換熱及沸騰換熱特徵，對液體的內部流動、能量轉換、溫度分布進行了定量分析，對影響鹽水液膜蒸發形態轉捩的因素之間的規律性和作用機理進行了探討和闡釋。 4. 根據實驗和計算展現的特殊現象、特徵參數和呈現的規律，歸納了液滴撞擊條件下鹽水溶液液膜由表面蒸發向核態沸騰轉捩的條件和在不同蒸發形態下的流動和熱質傳遞特點，描述了該過程的特殊物理現象及其本質，探討促成表面蒸發向成核沸騰轉捩的機理。
