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.     

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.     

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.     

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.     

高频感应等离子场中液滴运动蒸发过程模拟

建立在高频感应热等离子体环境下单个溶液液滴的运动蒸发模型,采用数值计算的方法模拟了液滴在等离子体射流中的运动和传热过程,分析了不同操作参数对液滴运动蒸发过程的影响.结果表明:液滴初始入射尺寸越小,表面溶质质量分数达到饱和状态所用时间越短;初始入射速度越快,表面溶剂蒸发速度越快,溶质结晶析出时间越短;入射角较大时,液滴会被反向涡流卷吸,表面浓度达到饱和状态的时间较长.     

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.     

不同润湿性表面液滴铺展及蒸发过程的LBM数值模拟

基于格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）对固着在加热基板上的液滴铺展及蒸发过程进行模拟,主要研究重力场、基板润湿性以及初始环境温度对液滴铺展及蒸发过程的影响。通过预测蒸发过程中液滴与基板的接触直径变化和液滴剩余质量变化,分析液滴形状及体积变化。研究结果发现,液滴形貌及蒸发过程受重力影响较大,重力作用下液滴铺展现象明显且蒸发加快。基板的接触角越小,液滴铺展现象越明显,其接触直径越大,蒸发越快。当环境温度与基板温度相差较大时,液滴内部出现涡流,强化换热使蒸发过程加快。     

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。     

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。     

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.     

废水液滴蒸发的关键影响因素分析

为研究电厂脱硫废水蒸发的规律,对喷入锅炉尾部烟道内的雾化液滴进行数值模拟,分析了运行参数对雾化液滴蒸发时间的影响,并通过拟合得到了烟气温度与喷嘴最佳喷射质量流量的关系式。结果表明:当尾部烟气速度为10 m/s、雾化液滴初始速度为5 m/s时蒸发时间最短;确定了喷嘴最佳喷射质量流量,使得雾化液滴在进入电除尘器前完全蒸发,且烟气温度高于酸露点;喷嘴喷射质量流量与蒸发时间呈线性正相关,与进入电除尘器前的烟气温度呈线性负相关。     

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。     

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．     

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...     

分子动力学方法研究纳米尺度下液滴蒸发的物理规律

采用分子动力学方法对纳米尺度下氩液滴在氩蒸气中蒸发过程进行了模拟,其中液相分子采用球形截断的Lennard-Jones势能函数描述。模拟过程首先在三维模拟空间产生准稳态平衡的液滴和周围气相环境,随后控制液滴的外界物理条件形成蒸发现象,同步记录气液两相分子坐标和动量变化,从微观信息中统计计算出相应的宏观物理信息。研究了蒸发初始液滴半径的不同研究其对液滴蒸发过程的影响,结果表明纳米尺度下液滴蒸发现象与微米以上尺度液滴蒸发现象存在差异;引入等效辐射能的概念在分子动力学方法中实现了对辐射能传递过程的模拟,证实了辐射传递能量会对纳米尺度液滴蒸发过程产生很大的影响。     

恒热流条件下液滴蒸发Marangoni对流实验研究

为了研究恒热流加热条件下液滴蒸发过程中的Marangoni对流,采用高速摄影和红外测温技术研究了亲水表面5μL的R113液滴在热流密度0～3 575 W/m²范围内的蒸发过程,观察了液滴内部的Marangoni对流,并分析了蒸发时间、接触角、波纹数和胞体直径等参数的变化规律。研究发现:液滴在恒热流加热的亲水表面蒸发时,恒定接触角(CCA)蒸发模式占蒸发过程的50%以上,波纹数和胞体直径随着热流密度的增大而增加,并且波纹数在高热流密度下存在一个稳定期。     

二甲醚液滴高压蒸发的数值模拟

在分析燃油液滴高压蒸发规律的基础上,考虑液滴内部的热传导过程、内部环流和非理想气体效应,建立了高压蒸发模型,并利用该模型对二甲醚(DME)单液滴的蒸发过程进行了数值模拟分析。采用状态方程法计算了DME-N2体系的气液相平衡。结果表明:高压有利于燃料液滴蒸发;即使环境压力超过燃油的临界压力,其平衡蒸发温度也未必能达到临界温度。     

醇酯类燃料液滴蒸发特性的影响研究

文章设计了液滴蒸发试验装置,选用硝酸酯作为十六烷值改进剂,在高温管式炉上通过挂滴法观察了单个硝酸酯-甲醇溶液液滴的蒸发过程.采用高速摄像机和图像处理技术,研究了硝酸酯掺混比和环境温度对硝酸酯-甲醇溶液液滴蒸发特性的影响规律.研究结果表明:在液滴蒸发过程中,液滴的蒸发基本符合D2定律;当硝酸酯的掺混比为10％,温度从10...     

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     

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。