对流条件下环境压力对液滴蒸发的影响研究

通过建立单液滴蒸发的物理数学模型,采用数值方法研究了对流环境中压力对液滴蒸发的影响.模型中考虑了蒸发过程中液滴与周围气流物性随温度、压力的瞬态变化.在比较验证计算程序可靠性的基础上,以正庚烷燃料液滴在氮气中的蒸发为例,模拟计算了弱对流与强对流热条件下,环境压力不同时燃料液滴半径与温度的瞬态变化,分析了液滴蒸发的环境压力影响.研究结果表明,对初始温度较低的燃料液滴,压力对蒸发的影响与热环境密切相关,在不同的对流热环境中,压力的影响作用明显不同.     

基于"薄膜理论"的单个水滴在高温烟气中蒸发参数研究

针对干法除尘蒸发冷却器中高温转炉烟气条件下的单颗粒水滴蒸发过程进行了研究,在传统液滴蒸发模型的基础上,引入了"薄膜理论",建立了一个简化的蒸发模型,在模型中考虑了随温度变化的热物性参数、Stefan流、以及液滴瞬态加热等因素对水滴蒸发过程的影响,得到了瞬间蒸发速率、液滴表面温度、液滴直径随蒸发时间的变化规律,以及烟气温...     

正庚烷液滴对流蒸发中的膨胀与环境压力影响

为深入了解液滴蒸发过程中热环境与压力耦合效应的影响,建立考虑液滴与环境气流物性瞬态变化的物理数学模型描述球形燃料液滴的对流蒸发过程.以正庚烷液滴在氮气流中的蒸发为例,数值模拟研究了液滴膨胀与环境压力的影响.结果表明:不考虑液滴膨胀所预测的液滴寿命明显偏长;而环境压力的影响与环境温度、气流相对速度相关;在一定的热环境参数下,压力效应发生逆转;对正庚烷液滴蒸发,在较大的气流相对速度范围内,提高压力可促进液滴蒸发的环境温度下限为680~800K.本研究为燃料液滴蒸发的预测分析奠定了理论基础.     

单组分液滴在快速降压环境下传热传质过程研究

为了对降压环境下单个液滴的蒸发过程进行研究,基于气液界面的捕捉模型,建立适用于快速降压环境下单个液滴的蒸发模型,利用纯水液滴蒸发的实验数据验证该模型,分析静止纯水液滴在相变过程中的形态变化以及液滴内部速度场、蒸汽分布等随时间的变化,模拟分析不同压力环境、液滴直径、初始温度等条件对液滴中心温度及蒸发速率的影响.结果表明:...     

船用主机气缸润滑油蒸发特性研究

船用主机气缸润滑油(以下简称气缸油)燃烧是颗粒排放的重要来源之一;对于采用Otto循环的低速双燃料发动机,气缸油自燃有可能导致爆燃和危害更大的早火爆燃。蒸发过程是气缸油液滴着火燃烧的前期准备过程,其蒸发特性对着火和燃烧特性具有重要影响。论文采用挂滴式液滴蒸发装置研究了低速二冲程船用发动机气缸油和气缸油基础油的蒸发特性,分析了环境温度、油滴初始直径对普通气缸油和气缸油基础油的蒸发过程的影响规律。结果显示:气缸油的蒸发包含初始加热、蒸发、热解和聚合过程,在高温条件下热解过程剧烈,会造成油滴爆破,蒸发曲线出现剧烈波动;气缸油的主要成分150 BS基础油在高温条件下也有明显的油滴爆破现象,而400 SN精制基础油在高温条件下无爆破现象发生;气缸油液滴的生命周期与环境温度、液滴大小、基础油成分紧密相关,高温条件下油滴的生命周期随着温度提高会大幅度缩短,在同一温度条件下油滴生命周期随尺寸减小会大幅缩短,精制基础油含量增加也会缩短油滴生命周期。     

船用主机气缸润滑油蒸发特性研究

船用主机气缸润滑油(以下简称气缸油)燃烧是颗粒排放的重要来源之一;对于采用Otto循环的低速双燃料发动机,气缸油自燃有可能导致爆燃和危害更大的早火爆燃。蒸发过程是气缸油液滴着火燃烧的前期准备过程,其蒸发特性对着火和燃烧特性具有重要影响。论文采用挂滴式液滴蒸发装置研究了低速二冲程船用发动机气缸油和气缸油基础油的蒸发特性,分析了环境温度、油滴初始直径对普通气缸油和气缸油基础油的蒸发过程的影响规律。结果显示:气缸油的蒸发包含初始加热、蒸发、热解和聚合过程,在高温条件下热解过程剧烈,会造成油滴爆破,蒸发曲线出现剧烈波动;气缸油的主要成分150 BS基础油在高温条件下也有明显的油滴爆破现象,而400 SN精制基础油在高温条件下无爆破现象发生;气缸油液滴的生命周期与环境温度、液滴大小、基础油成分紧密相关,高温条件下油滴的生命周期随着温度提高会大幅度缩短,在同一温度条件下油滴生命周期随尺寸减小会大幅缩短,精制基础油含量增加也会缩短油滴生命周期。     

船用主机气缸润滑油蒸发特性研究

船用主机气缸润滑油(以下简称气缸油)燃烧是颗粒排放的重要来源之一;对于采用Otto循环的低速双燃料发动机,气缸油自燃有可能导致爆燃和危害更大的早火爆燃。蒸发过程是气缸油液滴着火燃烧的前期准备过程,其蒸发特性对着火和燃烧特性具有重要影响。论文采用挂滴式液滴蒸发装置研究了低速二冲程船用发动机气缸油和气缸油基础油的蒸发特性,分析了环境温度、油滴初始直径对普通气缸油和气缸油基础油的蒸发过程的影响规律。结果显示:气缸油的蒸发包含初始加热、蒸发、热解和聚合过程,在高温条件下热解过程剧烈,会造成油滴爆破,蒸发曲线出现剧烈波动;气缸油的主要成分150 BS基础油在高温条件下也有明显的油滴爆破现象,而400 SN精制基础油在高温条件下无爆破现象发生;气缸油液滴的生命周期与环境温度、液滴大小、基础油成分紧密相关,高温条件下油滴的生命周期随着温度提高会大幅度缩短,在同一温度条件下油滴生命周期随尺寸减小会大幅缩短,精制基础油含量增加也会缩短油滴生命周期。     

船用主机气缸润滑油蒸发特性研究

船用主机气缸润滑油(以下简称气缸油)燃烧是颗粒排放的重要来源之一;对于采用Otto循环的低速双燃料发动机,气缸油自燃有可能导致爆燃和危害更大的早火爆燃。蒸发过程是气缸油液滴着火燃烧的前期准备过程,其蒸发特性对着火和燃烧特性具有重要影响。论文采用挂滴式液滴蒸发装置研究了低速二冲程船用发动机气缸油和气缸油基础油的蒸发特性,分析了环境温度、油滴初始直径对普通气缸油和气缸油基础油的蒸发过程的影响规律。结果显示:气缸油的蒸发包含初始加热、蒸发、热解和聚合过程,在高温条件下热解过程剧烈,会造成油滴爆破,蒸发曲线出现剧烈波动;气缸油的主要成分150 BS基础油在高温条件下也有明显的油滴爆破现象,而400 SN精制基础油在高温条件下无爆破现象发生;气缸油液滴的生命周期与环境温度、液滴大小、基础油成分紧密相关,高温条件下油滴的生命周期随着温度提高会大幅度缩短,在同一温度条件下油滴生命周期随尺寸减小会大幅缩短,精制基础油含量增加也会缩短油滴生命周期。     

内燃机工作过程三维两相反应流数值模拟

针对内燃机缸内工作过程三维两相反应流动问题开发了一套数值模拟程序.对气相流动采用Euler方法求解,用有限体积法离散控制方程组,采用SIMPLEC算法求解压力速度耦合.而对液滴相采用离散液滴模型(DDM),通过Lagrange方法求解.对液滴追踪采用了一种快速的颗粒追踪方法,考虑了液滴相与气相的完全双相耦合情况,采用Spalding模型描述液滴蒸发,同时采用涡破碎(EBU)模型计算化学反应速率.对TBD620发动机工作过程进行了数值模拟,数值计算结果分别与理论值和实验值吻合良好,压力峰值处误差在2％以内,验证了程序的可行性,并通过不同网格模型证明了程序的网格独立性.     

潜热蒸发冷却控制的膜状冷却塔特性研究

基于膜状冷却热、质传递机理,建立水膜薄层的速度分布, 热、质传递方程和潜热蒸发冷却控制的数学模型.结合特定时间段内气候条件、冷水机组负荷和运行工况,通过测算制冷系数、冷却水和空气参数,进行质量和热量衡算.分析空气返混现象及冷却塔并联运行对塔性能的影响,采用湿度计分析法分析潜热蒸发为主的热、质传递过程,由冷却塔蒸发冷却效率和效能的计算结果表明,它们系同一表征冷却塔性能的参数.     

轴承腔油滴碰撞腔壁沉积特性分析

为提供轴承腔油膜流动状态分析所需基础参数,提出考虑温度条件的轴承腔油滴碰撞腔壁沉积特性分析模型.梳理油滴碰撞腔壁沉积准则,在考虑油滴温度变化的条件下,确定不同碰撞现象时油滴碰撞腔壁沉积质量和动量特性.以油滴碰撞腔壁时对腔壁的冷却效率为基础,借助热量守恒条件推导油滴碰撞腔壁的沉积热量特性.讨论温度效应、转子转速、油滴直径以及进气温度等参数对油滴碰撞腔壁沉积特性的影响.计算结果表明:考虑油滴在腔内运动温度效应后,油滴碰撞腔壁的质量沉积率和动量沉积率均略有降低;转子转速以及油滴直径增加后,油滴碰撞腔壁的质量、动量和热量沉积率均有所降低;随着进气温度的增加,油滴的热量沉积率增加.     

水平板上固着碳纳米管燃油液滴的蒸发特性

以正十四烷（C14）为基液,表面活性剂溴化十六烷三甲基铵（CTAB）为助溶剂,采用两步法配制分别含有20、50 nm碳纳米管（CNT）的纳米燃油. 分析比较基液燃油与纳米燃油的黏度特性,采用接触角测量仪记录燃油液滴在加热平板上的蒸发变形,探究不同粒径及质量浓度的CNT对正十四烷燃油液滴蒸发特性的影响. 研究表明,纳米粒子的加入增加了基液的黏度,并且黏度随着纳米粒子质量浓度增大或粒径减小而增加. CNT纳米燃油液滴蒸发过程符合部分润湿状态下单组分液滴蒸发的一般规律. 在液滴蒸发定接触线阶段,纳米燃油导热系数增强,液滴从外界吸收的热量加快向液体内部传递,延滞了液滴边缘处（三相线处）液体分子的挥发. 纳米粒子在液滴边缘处沉积,阻滞了接触线向内收缩,增加了液滴在定接触线阶段蒸发的持续时间,纳米燃油在此阶段的蒸发速率比基液燃油低,且蒸发速率的差异随燃油中纳米粒子数量的增多而加大. 在定接触角与混合蒸发阶段,“自销钉”效应阻滞接触线收缩,液滴与底板的接触面积较大,液滴中纳米粒子质量浓度的增加使液滴吸收更多的热量,在后2个蒸发阶段,纳米燃油的蒸发速率明显加快,大于基液燃油的蒸发速率. 在整个蒸发过程中,纳米燃油的平均蒸发速率高于基液燃油.     

氮液滴在气流中的破碎和碰撞模拟

为揭示喷雾冷却中雾场氮液滴的行为,基于流体体积法(VOF)建立氮液滴的碰撞模型,对氮液滴在高速气流下的不同碰撞过程进行数值模拟,研究碰撞过程中液滴形态及气隙压力的变化情况.设定相同与不同液滴尺寸的液滴碰撞,以及对心与偏心液滴碰撞等4种不同条件,分析在各种碰撞条件下,碰撞初始条件改变对于液滴形态与后续液滴大小的影响.数值计算结果表明:高速气流下液滴发生碰撞时,其破碎形态主要由气流速度决定,而碰撞参数B主要决定液滴拉伸形成韧性带的方向;液滴接触时形成的气体间隙,其压力呈现先增大后减小的趋势;与对心碰撞过程相比,偏心碰撞时气隙压力会更快释放;相同尺寸对心碰撞的后续液滴分离情况最差,这是由于韧性带沿着气流方向,导致液膜没有明显破碎,对于后续液滴蒸发不利.     

液滴撞击圆柱外表面蒸发换热的数值模拟

为进一步研究液滴撞击加热壁面过程中的破裂现象及不同参数对液滴蒸发换热的影响,采用CLSVOF方法和相变模型对液滴撞击加热圆柱外表面进行三维数值模拟.模拟过程中考虑了壁面温度、接触角以及撞击速度对液滴蒸发换热的影响.结果表明:液滴产生破裂的位置与液滴撞击壁面时的速度有关,当撞击速度较小时,破裂产生于液滴中心处;当撞击速度较大时,破裂处位于中间和边缘两部分液体之间.液滴撞击壁面后,在三相接触线和液滴破裂处附近产生了蒸汽旋涡,强化了液滴与壁面间的换热,增加了液滴侧的壁面热流密度.短时间内壁面温度对液滴蒸发量的影响较小,但撞击速度与接触角对其蒸发量的影响较大,且接触角越小,撞击速度越大,壁面平均热流密度越大,液滴蒸发量越大,有利于液滴与壁面间的换热.     

肼类燃料液滴的亚临界——超临界蒸发/分解燃烧理论

对肼、一甲基肼、偏二甲肼的亚临界－－超临界蒸发／分解燃烧进行了研究,计算了肼类燃料滴在不同压力下液滴温度和蒸发速度的变化历程,计算了蒸发常数、传热数和传质数,其结果和实验数据是吻合的。本文不但考虑了肼类燃料滴的亚临界蒸发／分解燃烧,还考虑到了其超临界蒸发／分解燃烧,并对达到超临界工况时的界限参数进行了计算。     

浆滴的蒸发及对于SO2吸收影响的探讨

烟气脱硫过程，纯液滴蒸发是研究浆滴干燥理论的基础。建立了纯水液滴蒸发的数学模型。理论上计算出液滴完全蒸发所需的时间，定量分析了烟气温度、液滴初始温度、烟气速度和烟气相对湿度对蒸发时间的影响规律，在此基础上分析比较Ca(OH)2浆滴蒸发的过程，探讨了Ca(OH)2蒸发对于SO2吸收过程的影响因素。