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...     

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。     

燃烧室高压环境下喷雾液滴非稳态蒸发数值研究

采用全瞬态高压蒸发模型,在考虑液滴内部流动、高压气液平衡、气相溶解及高压属性修正等高压非理想因素条件下,仿真分析了喷雾液滴高压非稳态蒸发特性,得到了环境条件及各种高压非理想因素对液滴生存时间的影响。结果表明:随着环境压力的增大,液滴内部将一直处于非稳态加热过程,气体溶解量增大,蒸发初期的膨胀过程更加明显,半径变化不再服从D2定律;在高温环境下,提高环境压力有利于缩短液滴生存时间,但在低温环境下,提高环境压力反而会延长液滴生存时间;高压环境下忽略气相溶解的影响,会略微延长液滴生存时间,而忽略气相高压物理属性修正及液滴内部流动的影响,将明显缩短液滴生存时间。     

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.     

建筑环境中微生物对液滴蒸发影响的实验研究

建筑室内表面常见含不同微生物的液滴.已有研究往往将微生物液滴过度简化为纯水或盐溶液液滴,以体现环境湿度和组分中吸湿性盐离子等化学组分对蒸发速率的影响.本研究选择了通过测量浓度为107 CFU/ml的3种室内环境中的常见细菌所在液滴在室内常见表面上蒸发时的质量及接触角的变化,系统研究了细菌属种对液滴蒸发率、接触角等参数的...     

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.     

低速二冲程发动机气缸润滑油蒸发特性

针对气缸油液滴自燃引发双燃料机不正常燃烧的问题,本文应用挂滴式蒸发装置研究了气缸油和气缸油基础油液滴的蒸发特性,分析了环境温度、油滴初始直径对气缸油和基础油蒸发过程的影响规律。结果显示:在高温条件下气缸油液滴变形并爆破;气缸油的主要成分—150 BS光亮油也有明显的液滴爆破现象,而400 SN精制油无液滴爆破现象发生;气缸油液滴的生命周期与环境温度、液滴初始直径、基础油成分紧密相关,环境温度提高、液滴尺寸减小、精制油成分增加,均会缩短油滴的生命周期。     

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。     

Experimental study on spray cooling under reduced pressures

Spay cooling is a complicated flow and heat transfer process affected by multi-factors among which the environmental pressure is extremely important. However the influence of pressure is not investigated sufficiently, especially the reduced pressure. In the present study, spray cooling under low initial environmental partial pressures and vapor partial pressures with R21 are investigated with a closed spray and condensation system. To study the influence of initial environmental partial pressure, different amounts of nitrogen are inflated into the vacuum flash chamber, while the vapor partial pressure is kept constant. To study the influence of vapor partial pressure, a cascade refrigerator is used to condense the vapor with different condensation temperatures so that the vapor partial pressure can be maintained or adjusted, while the initial environmental partial pressure is kept constant.The experimental results show that the spray cooling power increases monotonically with the increasing spray flow rate in the experimental range, while the cooling efficiency decreases with the increasing spray flow rate. The spray cooling power and cooling efficiency vary with the initial environmental partial pressure or the vapor partial pressure non-monotonously, which indicates there is an optimal pressure for the heat transfer performance. Besides, the mechanism of the non-monotonous variation trend is discussed based on the key aspects including flash evaporation, convection and boiling. Especially, the boiling heat transfer curve is applied to explain the trend.     

电气设备环境试验室湿度场的数值模拟及优化

电气设备往往需要进行多工况的性能实验,这就需要环境室提供相应的温、湿度、压力等参数变化的实验条件,环境室内流场、温度场、湿度场的均匀性往往会影响实验效果.利用CFD技术对某一电气设备实验用环境室内部流场、温度场、湿度场进行了数值计算和模拟.主要讨论了送风温度、喷入液滴粒径对环境室内湿度场的影响.计算结果表明:送风温度越低、喷入液滴粒径越小,湿度场的均匀性越好;送风速度越大,湿度场则能更快达到稳态.最终给出了在所述计算条件下的送风速度和液滴喷入粒径的优化建议,为环境实验室内的气流组织布置和参数设计提供了一定的理论基础.     

旋流塔板上液滴的初始流率分布

在内径３００ｍｍ旋流板试验塔内，以空气－水为介质，采用双探针法液滴粒径分布自动测量系统，测定了不同操作工况下、不同初始位置上液滴流率的相对值；并对影响液滴初始流率的三参数进行了分步回归，拟合出分布函数。     

网格尺寸对液滴蒸发的影响

为了有效地模拟实际工业应用中的液雾蒸发和燃烧,采用有限差分方法对无限热传导液滴蒸发模型进行了研究,并与相关的实验数据进行了对比和验证,发现采用定常的背景热质条件对网格的大小不敏感,但在实际计算过程中采用的当地瞬时热质条件所依赖的网格大小,对液滴蒸发具有重要影响.研究表明只有当网格的尺寸达到液滴直径的10倍左右时,采用当地瞬时的热质条件才可以得到满意的结果.此外,还发现关联数的校正格式及液滴在网格内的初始位置对液滴蒸发的影响不大.     

半干法压力旋流式喷嘴雾化性能数值模拟

对压力旋流式脱硫雾化喷嘴雾化特性进行了数值模拟研究,分析了各因素对雾化液滴粒径的影响,得到了喷嘴下游流场内液滴粒径和速度空间分布.计算结果表明:雾化液滴粒径与雾化压力和喷嘴直径成正比,与雾化介质黏度和表面张力成反比;液滴速度沿轴向方向急剧衰减,在距喷嘴200mm处几乎不发生变化,而在径向方向上呈中心低,边缘高的分布;在破碎和聚合的作用下,液滴粒径沿轴向方向呈先减小、后增加的趋势,大颗粒主要集中在雾炬外围.试验结果与计算值基本吻合.     

水滴撞击水平壁面的实验研究及数值分析

针对水滴撞击飞机表面时互相干扰，形成水滴铺展、回弹等动力学行为，使飞机结冰机理更加复杂的问题，对不同条件下水滴撞击壁面的影响特性展开研究。通过实验与数值模拟相结合的方法研究了水滴直径、壁面温度、壁面材料以及初始速度等条件与水滴的铺展和回弹过程之间的关系，并得到铺展系数与各影响参数之间的关联式。研究结果显示：增大水滴直径对最大铺展具有促进作用；壁面温度越大对水滴铺展越有利，但壁面温度过低时，会导致水滴底部冻结，铺展和回弹受限制；壁面材料为有机玻璃，对铺展最有利；水滴初始速度越大越有利于水滴铺展。