正丁醇水溶液液滴的蒸发特性实验研究

自湿润流体是一种具有特殊的表面张力特性的二元流体,了解其蒸发传热特性对于揭示其强化传热机理十分重要.为了探究添加自湿润流体液滴的蒸发特性,采用液滴形状分析仪(DSA100)研究了不同温度(30、40、50、60℃)下铜底板上去离子水、正丁醇水溶液(质量分数为0.5％)液滴的蒸发特性.结果 表明:加入少量正丁醇溶液并不影...     

两组分液滴蒸发特性研究

建立两组分液滴蒸发理论模型,利用Matlab 6.5编程,模拟计算高温气流中液滴的蒸发过程,得出液滴的蒸发规律,而且计算结果与试验结果吻合很好.模拟结果和试验结果表明：在蒸发过程中,两组分液滴蒸发不满足D2定律,乙醇组分比水组分蒸发快,随着乙醇浓度降低,蒸发速率不断下降.乙醇浓度越大,液滴蒸发越快.气流温度越高、气流速度越大,液滴蒸发时间越短,液滴蒸发速度越快.     

燃料液滴超临界蒸发综述

从常压液滴蒸发的传热传质过程出发,建立了常压液滴蒸发的数学模型。通过比较液滴超临界蒸发和常压蒸发的差异,研究液滴超临界蒸发所涉及的关键问题。以二甲基醚(DME)在氮气介质中超临界蒸发为例,介绍了状态方程法计算DME-N2体系的高压气液相平衡,在相关文献的基础上,总结了流体热物性和输运参数的变化特性。     

超临界环境条件对碳氢燃料液滴蒸发特性的影响

利用开发的计算模型对壬烷液滴在氮气中的蒸发过程进行了数值计算,研究了超临界环境条件下环境压力、环境温度以及液滴初始温度对液滴蒸发特性的影响.结果表明:环境压力越高,在蒸发过程中液滴表面温度的升温速度越快;并在蒸发初期液滴直径的增大越显著,同时液滴表面发生迁移的时刻越早.环境温度越高液滴的蒸发寿命越短,液滴表面发生迁移的时刻越早,并且在蒸发初期液滴直径的增大越不明显.随着液滴初始温度的升高液滴的蒸发寿命和迁移时刻几乎均呈线性趋势逐渐减小,液滴初始温度的高低只会使液滴的蒸发过程整体上提前或延后.     

中高温对流环境下脱硫废水单液滴蒸发特性的实验研究

为了探究脱硫废水液滴的蒸发机理,采用单液滴蒸发实验台研究了中高温环境下脱硫废水液滴的蒸发特性,分析了废水液滴在对流干燥过程中的蒸发特性及干燥温度、水质和初始粒径对其的影响规律;采用集中参数反应工程(L-REA)模型整理数据,建立了基于活化能的废水液滴蒸发动力学模型。结果表明：脱硫废水液滴蒸发期间由于表面溶质富集存在明显成壳与降速蒸发现象,成壳后剩余水分因升温而快速汽化,导致壳层膨胀与部分破碎;升高干燥温度和减小初始粒径有利于废水液滴蒸干,废水液滴中不溶性固体(SS)含量增加会使干燥产物粒径减小;由实验参数得到的L-REA模型能较好地描述废水液滴的蒸发历程,模型预测300℃干燥温度下,单液滴初始粒径50μm的液滴总蒸发时长在0.05 s以内。     

超临界环境下燃料液滴蒸发过程的计算研究

建立了研究燃料液滴在超临界环境下蒸发的计算模型,并对液滴的蒸发过程进行了编程计算.模型基于气液两相的守恒方程,并详细考虑了液滴表面的气液相平衡.模型采用了Peng-Robinson(PR)状态方程.计算结果表明:超临界压力下,液滴周围气体在液相中的溶解很明显.燃料液滴只有在强超临界环境中蒸发时,液滴表面才能发生由亚临界状态到超临界状态的迁移;而在弱超临界环境中蒸发时,液滴表面不会发生迁移.随着环境压力的升高,液滴寿命先是下降然后升高;而当环境温度升高时,液滴寿命不断下降.     

生物燃料液滴蒸发和燃烧试验研究进展

液体燃料液滴的蒸发和燃烧过程是发动机实现高效清洁燃烧的重要环节。本文通过对比飞滴法、悬浮法、依附法和悬挂法4种常用液滴蒸发和燃烧试验研究方法,阐述和分析了每种方法的优缺点。从液滴蒸发和燃烧特性两个方面展开综述,详细介绍了发动机替代燃料液滴的蒸发和燃烧研究进展及存在的主要问题。最后对液滴蒸发和燃烧试验研究的未来发展方向进行了展望,期望为发动机清洁高效燃烧的研究提供借鉴和参考     

亚临界和超临界压力下燃料液滴的蒸发特性

以实际气体状态方程为基础,建立了适用于高压下的导热系数、扩散系数等物性参数的计算方法,并将高压汽液相平衡、混合物临界点以及蒸发焓的概念引入到液滴表面的传热传质过程中,以此为基础建立了单个燃料液滴的高压蒸发模型.研究了亚临界和超临界压力下壬烷液滴在氮气中的蒸发过程及其物理控制因素,重点探讨了超临界压力下液滴蒸发过程中液滴表面自亚临界状态向超临界状态的迁移过程及迁移条件.结果表明,在亚临界压力下,液滴蒸发始终受相变控制.在超临界压力下,当液滴表面由燃料和环境气体组成的混合物达到其临界点时,液滴表面将发生自亚临界状态向超临界状态的迁移.在液滴表面迁移之后,液滴表面消失,燃料自高浓度的燃料核心向远方场的扩散过程不受相变控制.另外,随着环境温度的升高液滴表面发生迁移所需的最低环境压力逐渐降低.     

基于分子动力学的燃油液滴超临界蒸发特性

基于分子动力学模拟的方法,对氮气环境中单个烷烃液滴的蒸发过程进行了模拟研究,揭示了液滴在亚临界和超临界条件下液滴蒸发特性的显著差异．对正十二烷液滴在氮气环境内的蒸发过程进行分子动力学模拟,结果表明：在超临界温度和压力条件下,液滴的温度持续上升,能够超过燃油组分的临界温度;此时,液滴与周围气相区的密度差异近乎消失,气-液相交界变得难以辨别,明显不同于亚临界条件下典型的气-液两相蒸发特征;蒸发速率随环境温度的升高而增大．在较低的压力范围内,升高环境压力能够提升液滴蒸发速率,但当压力达到一个特定值后,随着环境压力的升高蒸发速率反而会降低,同时液滴转变为超临界蒸发状态所需的最小压力随环境温度的升高而降低．对于双组分混合液滴,在亚临界环境条件下,液滴内的轻质组分优先蒸发;而在超临界环境条件下,液滴内各个组分近乎保持同步蒸发,两个燃油组分共同主导液滴的完整蒸发过程．     

乙醇对棕榈酸甲酯液滴蒸发特性的影响研究

由于使用化石能源带来的环境污染,寻找具有高能量密度的环保型生物燃料成为研究热点之一。采用挂滴法研究常压下温度为773 K和873 K时含有不同乙醇浓度（10%、20%、30%和40%）的棕榈酸甲酯混合燃料的蒸发特性。结果表明,每种液滴在平稳蒸发阶段都符合经典d²定律,当乙醇浓度达到40% 时,混合燃料液滴的寿命明显缩短,平均蒸发率显著增高,尤其在环境温度为873 K时,这种提升更为明显。     

单酯类燃料组成与结构对燃料特性的影响

生物柴油是一种可再生的国产绿色替代能源，来自于植物油单酯衍生物。脂肪酸酯作为发动机燃料的可行性来自于其分子结构和较高的能量密度。燃料的热值主要取决于燃料中C、H、O等元素的质量分数。作为柴油的品质参数之一，十六烷值同样适用于替代燃料生物柴油。脂肪酸链中的不饱和键是导致CN下降的最重要因素。不饱和键的数目及位置对燃料特性参数CN、IV、低温流动性和氧化安定性等都具有重要的影响。     

状态方程对高温高压条件下燃料液滴蒸发计算的影响

以实际气体状态方程为基础,建立了单个液滴的高压蒸发模型和数值计算方法,并对庚烷液滴在氮气中的蒸发过程进行了模拟计算.重点研究了RK、SRK、PR三种状态方程对高温高压条件下燃料液滴蒸发计算的影响.结果表明,PR方程在气液相平衡、热物性参数以及液滴直径变化历程的计算上都与试验数据有很好的一致性;SRK方程在气液相平衡、二元混合物临界点以及庚烷相变焓的计算上与PR方程的计算结果十分接近,但在热物性参数和液滴蒸发寿命的计算上相比于PR方程的计算结果偏小;RK方程的计算结果与SRK方程和PR方程相比均存在较大偏差.因此,对于建立单个液滴高压蒸发模型而言,PR方程的精度最高,SRK方程次之,RK方程的精度最差.     

高温气流中双液滴蒸发过程实验研究

建立了液滴蒸发的实验系统,采用悬挂液滴法对高温气流中单、双液滴的蒸发特性进行研究.实验结果表明：双液滴实验时的液滴蒸发过程与单液滴蒸发过程类似;液滴间相互作用使液滴周围蒸汽的浓度增大,气液传质浓度差减小,液滴与周围环境的传质速度降低,使蒸发速率减小;在纯辐射环境中液滴间相互作用对蒸发过程的影响较强,在辐射对流环境中液滴间相互作用对蒸发过程的影响较弱.     

乙醇液滴在高温氮气环境下的运动蒸发特性

为达到新型燃料发动机高效工作的目的,基于质量、动量、能量方程,对单个乙醇液滴在高温氮气环境下的运动和蒸发过程建立数学模型,通过与实验数据对比,验证了模型的有效性。分析了不同环境压力下,液滴温度、速度、尺寸与时间和贯穿距离的关系。结果表明：环境压力越高,瞬态和平衡蒸发阶段时间越长,温度越高;液滴运动速度下降越快,贯穿距离越短;蒸发速度越慢,液滴寿命越长。在液滴速度连续变化的距离内,液滴温度逐渐上升,而尺寸略有膨胀。随环境压力升高,瞬态阶段的膨胀越显著。     

环境压力对液滴流瞬态蒸发影响的实验测量

为了研究压力条件下液滴间相互作用对其蒸发速率的影响,采用相位粒子干涉成像(PHIPI)技术对无水乙醇的单分散液滴流在定压腔内的蒸发进行了研究．将射流破碎产生的单分散液滴流注入定压腔中,利用高速显微阴影法对液滴流的尺寸和间距进行了标定．采用粒子测速成像技术对液滴流附近气体运动进行表征．随后,在环境压力0.1～0.8 MPa下,对粒径范围100～200μm的液滴在无量纲间距参数2～4、液滴速度4.1～7.3 m/s等工况下的蒸发速率进行了测量．实验结果表明,液滴相对间距越小,液滴蒸发速率越慢;在室温下,环境压力对液滴的蒸发起抑制作用;液滴流速越小,压力对其蒸发的影响越明显．     

苄基叠氮复合柴油液滴蒸发特性及影响因素的试验

为了探明苄基叠氮复合柴油实现快速燃烧的根本原因,在挂滴试验装置上研究了不同配比的苄基叠氮复合柴油液滴的蒸发特性,利用高速摄像技术观察了初始直径为1.42,mm的液滴蒸发过程中的形态变化,并对比分析了环境温度对液滴蒸发特性的影响.结果表明,与柴油相比,苄基叠氮复合柴油液滴蒸发历程发生根本变化,随着浓度的增加,液滴生存时间明显缩短,而且观察到了喷气、微爆等现象,这一强烈的反应是苄基叠氮化合物液相分解高速释放出的氮气所引起的.另外,环境温度升高,液滴微爆强度增加,提高了液滴蒸发速率.     

半干法脱硫喷雾液滴蒸发模型的研究

半干法烟气脱硫优势明显,喷雾干燥效率直接影响其运行成本.目前的商用CPFD软件仅有纯水蒸发模型,未考虑溶质浓度对蒸发速度的影响.基于Barracude软件的反应模型,在考虑溶质材质、溶质浓度、颗粒相关系等影响因素的基础上,开发了新的蒸发模型,与查尔斯·沃斯的单液滴蒸发实验的结果对比,验证了该模型的准确性.     

不考虑液相化学反应的苄基叠氮复合柴油液滴蒸发特性仿真

为研究物性参数差异对苄基叠氮复合柴油液滴蒸发特性的影响,选择正十六烷作为柴油的替代物,在不考虑液相化学反应的前提下构建了苄基叠氮-正十六烷多组分液滴蒸发模型.然后利用该模型分析了液滴的蒸发过程,研究了苄基叠氮质量分数和环境温度对液滴蒸发过程的影响.结果表明,苄基叠氮-正十六烷液滴蒸发可分为瞬态加热阶段、混合蒸发阶段和平衡蒸发阶段.苄基叠氮由于其相对正十六烷较高的饱和蒸气压、较小的定压比热容以及较大的蒸气相扩散系数,因而具有较快的蒸发特性.随着苄基叠氮质量分数的增加,液滴蒸发速率不断提高;随着环境温度的升高,液滴升温速率不断增大,平衡蒸发温度不断升高,液滴蒸发速率不断增大,但是这一变化趋势并不与温度呈线性关系.     

有机硝酸酯类柴油十六烷值改进剂的研究

研制了一种成分为脂环旋硝酸酯的柴油十六烷值改进剂，并测定出这种改进的一系列理化性质。分析了有机硝酸酯缩短着火滞燃期的化学理。实机研究了这种改进剂对柴油十六烷值和燃烧特性的改善效果，以及柴油机燃油消耗量和烟度的影响，研究结果表明，脂环旋硝酸酯作为柴油十六烷值改进剂具有很高的使用价值。     

快速降压环境下盐水液滴蒸发过程的传热传质研究

采用VOF（Volume of Fluid）自由表面捕捉方法对盐水液滴蒸发过程中气液界面进行追踪,建立了降压环境下单个盐水液滴的蒸发模型,并通过盐水液滴蒸发的实验数据验证了此模型。通过对盐水液滴在相变过程中的形态变化以及传热传质特性的分析,研究了液滴内部温度、速度、蒸汽分布以及液滴形态等随时间的变化情况,分析了影响盐水液滴降压蒸发过程的主要因素。结果表明：在降压蒸发过程中液滴形态变化和环境中蒸汽的分布会随速度场的变化而变化;蒸发过程中初始盐组分质量浓度越大的液滴蒸发速率越缓慢,最终能达到的液滴最低中心温度越高,且液滴中心温度回升速度越慢、回升时间也越晚;液滴初始温度对蒸发速率影响较大,初始温度越高,表面蒸发速率越快,液滴中心温度回升速度越快。