盐水溶液液滴真空闪蒸特性实验研究

针对盐水 (Na Cl) 溶液液滴真空环境下的闪蒸过程进行实验研究, 获得了不同浓度下盐水液滴的形态及温度变化特征。结果表明:由于盐水液滴浓度和真空压力的影响, 其真空闪蒸过程较纯水液滴更为复杂;盐水液滴在真空环境中会经历五种典型形态:稳态蒸发, 气泡生长-蒸发, 稳态蒸发-凝固, 气泡生长-凝固, 析盐。当盐水浓度达到共晶浓度22.4%时, 会发生析盐现象;盐水浓度较低 (<5%) 时, 会发生凝固现象。盐水液滴析盐过程较凝固过程持续时间长, 且会持续放出热量, 将液滴加热至较高温度。多次实验对比发现, 最终环境压力较低 (p_a<1000 Pa) 且液滴初始温度较高时, 析盐过程明显且迅速。     

真空闪蒸喷雾冷却中非等温液滴闪蒸特性的研究

真空闪蒸喷雾冷却是利用液体工质在真空环境下相变吸热来冷却加热表面的新型冷却手段。具有散热能力强、所需工质少,与加热表面没有接触热阻等优点,在航天器电子元器件冷却方面具有广阔的应用前景。液滴闪蒸是真空闪蒸喷雾冷却闪蒸过程的重要组成部分,要研究整个真空闪蒸喷雾冷却系统的闪蒸过程就必须对液滴的闪蒸特性进行研究。本文考虑液滴闪蒸过程中液滴内部存在的温度梯度和对流的影响,采用扩散控制蒸发模型并结合导热方程,对液滴的热导率进行修正,建立了热导率修正模型计算直径为微米级液滴在毫秒量级时间内的真空闪蒸特性,并通过实验验证。研究结果表明,导热模型较等温模型能更准确地预测液滴温度的变化;液滴闪蒸导致液滴到达被冷却表面时,其温度下降明显,但体积几乎没有变化;并且,环境压力越低,液滴的初始半径越小,液滴速度越大,液滴闪蒸对液滴温度的影响越明显。     

氯化锂溶液液滴真空闪蒸影响因素的研究

本文搭建了氯化锂液滴真空闪蒸研究的实验台,从环境压力、初始温度、初始尺寸三方面探讨了对氯化锂溶液液滴真空闪蒸效果的影响。根据实验所得数据进行了详细的分析,结果表明：环境压力是影响氯化锂溶液液滴闪蒸速度的主要因素,环境压力越低,氯化锂溶液液滴闪蒸就相对较快;液滴初始温度不同,闪蒸后液滴温度变化也会有所差异,初始温度对氯化锂溶液液滴真空闪蒸的影响不能忽略;氯化锂溶液液滴的初始尺寸对主体液滴到达最低温度所需要的时间影响较大。     

接触角和质量分数对液滴冻结过程的影响

本文通过Fluent软件的凝固/熔化模型,模拟了接触角及质量分数对纯水和氯化钠溶液在冷表面冻结过程的影响,选择铜片为亲水表面,纳米膜表面为疏水表面,对液滴在不同表面特性条件下的冻结过程进行实验研究.结果表明:液滴在冷表面的冻结特性与接触角、质量分数有关.当溶液质量分数一定时,接触角越小,液滴冻结速度越快,完全冻结时间越...     

真空环境下过热水滴内气泡生长的实验与模型研究

针对真空环境下过热水滴内的气泡生长过程进行了实验和模型研究。实验方面,采用液滴悬挂的方法,将单个去离子水液滴悬挂在热电偶上,同时用高速摄像机记录了气泡生长过程,首次得到了过热液滴内气泡随时间生长的实验数据。对过热液滴内的气泡生长过程建立了数学模型,模型耦合了气泡生长的动量方程和能量守恒方程,考虑了气泡成核的非平衡热力学因素,模型计算的气泡生长速度明显大于实验测量值。继而引入摩擦系数CD考虑了热电偶存在减缓了气泡的生长,对模型进行了修正,结果显示,当CD取25时,模型计算结果和实验数据吻合较好。研究结果可以很好地预测真空环境下过热水滴内的气泡生长过程,有助于了解其热力学机理及传热传质过程。     

盐水液滴真空蒸发过程的热力学研究

基于质量与能量守恒原理、热力学理论和相变传热传质原理,建立了单个盐水液滴真空蒸发过程的数学模型,对比理论模拟结果与实验数据,验证了模型的有效性。通过模型计算探讨了液滴的无量纲面积,液滴内部浓度分布和温度分布随时间的变化,理论分析了盐水液滴真空蒸发过程中温度变化的影响因素。结果表明,抽真空过程中,盐水液滴内部存在显著温差,而浓度梯度很小。最终环境压力、液滴初始盐分浓度和初始直径对温度变化影响显著;而液滴初始温度对真空蒸发过程影响很小。     

蔗糖溶液液滴真空闪蒸特性实验研究

针对蔗糖溶液液滴的真空闪蒸特性进行了实验研究,获得了蔗糖溶液液滴的形态和温度随时间变化特征。结果表明,由于真空压力和溶液浓度不同,液滴经历六种形态。当真空压力pa500 Pa时,随蔗糖溶液质量浓度由高至低,出现多次气泡生长-爆裂并析出蔗糖、多次气泡生长-爆裂、气泡迅速生长-爆裂;当真空压力800 Papa2000 Pa时,随蔗糖溶液质量浓度由高至低出现:单次气泡生长-爆裂、凝固;当真空压力继续上升至pa2000 Pa时,液滴稳态蒸发。对液滴温度变化的实验研究表明:随环境压力迅速下降,液滴温度也迅速下降,当真空压力维持不变后,液滴温度下降速度减慢,直至达到最低温度后,液滴温度逐渐回升。伴随多次气泡生长-爆裂过程中,热电偶测量液滴温度会出现振荡,这是由于气泡爆裂带走热量,使热电偶测量温度迅速下降;其后热电偶温度逐渐回升。回升过程也分为两个阶段:当气泡在热电偶结点附近产生时,热电偶测量温度回升缓慢;当气泡脱离热电偶结点,测量温度迅速上升,直至再次爆裂。     

水滴在真空室内结晶过程的模拟

模拟真空室内水滴结晶过程是模拟真空雾化法制备冰浆系统的第一步。模拟了液滴在真空室内从较高的温度降温到零度,之后到一定的过冷度,然后发生相变为液-固两相,到最后为全部固相的整个过程。在该过程中热质传递迅速发生,模拟结果表明蒸发或者升华控制了整个过程。以扩散模型和以对流模型所得到的结果都与实验结果在一定程度上吻合,这是因为通过对流或者导热所传递的热量比相变潜热要小几个数量级。在整个结晶过程中液滴温度的变化表明:液固相变要占据较长的时间,是一个更为重要的过程。考虑重力、浮力和粘滞力的影响给出了液滴在结晶过程中的运动方程。从该模型计算出的液滴结晶过程中下降距离比仅考虑重力作用下给出的要准确。研究结果为更好的设计真空闪蒸室提供了理论依据和参考。     

Al-Pb合金快速定向凝固的数值模拟

在考虑凝固界面前沿第二相液滴形核、长大以及迁移综合作用的基础上 ,提出了描述偏晶合金在快速定向凝固条件下微观组织形成过程的数学模型 ,并对Al-Pb轴承合金在垂直Bridgeman定向凝固条件下的凝固组织进化过程进行了计算分析 .结果表明 :在大的凝固速度条件下 ,凝固界面前沿存在成分过冷区 ,液 -液相分解在此区域内进行 ;在恒定的温度梯度条件下 ,凝固速度越快 ,第二相液滴的形核速率越大 ,液滴的数量密度越高 ,平均半径越小 ;凝固界面前沿液滴的平均半径 (R)与凝固速度 (v)之间存在如下指数关系 :R(z =0 ) =C2 v-0 .3 9± 0 .0 1     

降压环境下液滴在不同润湿性表面汽化过程实验研究北大核心CSCD

对降压环境下液滴在不同润湿性表面的汽化过程进行了实验研究,对比了在亲水和疏水表面上液滴汽化过程的无量纲尺寸变化,分析了环境压力和表面温度对亲水表面液滴汽化过程的影响。实验结果显示:降压过程中液滴在热表面的汽化过程经历四个阶段:初始状态、降压的快速汽化阶段、定接触线汽化阶段和快速收缩阶段。相同工况下,由于疏水表面的气泡数更多,抑制了液滴接触半径的收缩,液滴生存时间更长。在亲水表面上环境压力越低、表面温度越高,液滴汽化越剧烈,并且定接触线汽化阶段占整个汽化过程的比例越大。     

降压环境下液滴在不同润湿性表面汽化过程实验研究

对降压环境下液滴在不同润湿性表面的汽化过程进行了实验研究,对比了在亲水和疏水表面上液滴汽化过程的无量纲尺寸变化,分析了环境压力和表面温度对亲水表面液滴汽化过程的影响。实验结果显示:降压过程中液滴在热表面的汽化过程经历四个阶段:初始状态、降压的快速汽化阶段、定接触线汽化阶段和快速收缩阶段。相同工况下,由于疏水表面的气泡数更多,抑制了液滴接触半径的收缩,液滴生存时间更长。在亲水表面上环境压力越低、表面温度越高,液滴汽化越剧烈,并且定接触线汽化阶段占整个汽化过程的比例越大。     

冷阱温度对蒸煮肉制品真空冷却效果的影响

真空冷却技术具有降温速度快、运行能耗低等优点,在食品冷链中得到了应用并迅速发展。本文以蒸煮肉制品为研究对象,开展蒸煮肉制品真空冷却效果实验,分析不同冷阱温度对冷却速率、质量变化和真空室内压力对冷却效果的影响。结果表明:不同的冷阱温度对蒸煮肉制品冷却速率、冷却前后的质量变化,以及对冷却过程中真空室内的压力产生不同的影响。另外,并非冷阱温度越低冷却效果越好,实验对比了冷阱温度为-15℃、-25℃和-35℃下的真空冷却过程,冷阱温度的最佳值为-25℃,冷却时间最少为320s。     

低压环境下闪蒸喷雾冷却不同润湿性表面的实验研究北大核心CSCD

对低压环境下闪蒸喷雾冷却不同润湿性表面的实验现象和换热特性开展研究,结果显示:喷雾至亲水表面和光滑铜表面的汽化过程分为四个阶段,即液膜形成阶段、液膜剧烈汽化阶段、固定液膜接触线的汽化阶段和液膜界面收缩阶段。进而研究了表面润湿性、环境压力、工质温度对两种表面温度变化的影响。结果表明,表面温度随时间都呈下降的趋势;亲水表面润湿性较好,喷雾阶段表面温度下降较快;环境压力越低,液体汽化越剧烈,表面的最终平衡温度也越低,但在喷雾阶段存在最佳环境压力使冷却效果最好,本文实验条件下,最佳环境压力为1.9 kPa;工质初始温度对表面最终温度影响很小。     

低压环境下闪蒸喷雾冷却不同润湿性表面的实验研究

对低压环境下闪蒸喷雾冷却不同润湿性表面的实验现象和换热特性开展研究,结果显示:喷雾至亲水表面和光滑铜表面的汽化过程分为四个阶段,即液膜形成阶段、液膜剧烈汽化阶段、固定液膜接触线的汽化阶段和液膜界面收缩阶段。进而研究了表面润湿性、环境压力、工质温度对两种表面温度变化的影响。结果表明,表面温度随时间都呈下降的趋势;亲水表面润湿性较好,喷雾阶段表面温度下降较快;环境压力越低,液体汽化越剧烈,表面的最终平衡温度也越低,但在喷雾阶段存在最佳环境压力使冷却效果最好,本文实验条件下,最佳环境压力为1.9 kPa;工质初始温度对表面最终温度影响很小。     

相对湿度对固体冷表面上液滴凝结过程规律影响的研究

通过可视化的实验设备观察四氟乙烯平板冷表面上的液滴凝结过程,探究在固定过冷度情况下不同相对湿度对冷表面上液滴凝结过程中液滴大小、液滴数量多少的影响情况.实验结果表明:高相对湿度的条件下可使液滴凝结更容易发生,并且相对湿度从50％变化到90％的过程中,凝结时间的降幅达到了 60％左右,通过液滴直径与凝结时间的拟合的相关性...     

真空低温环境导热填料界面接触热阻实验研究

真空低温环境下,接触热阻对热传递有十分重要的影响。根据接触热阻产生机理和实验测试原理,建了一套真空低温环境下固体界面接触热阻测试的实验装置。实验对比研究了不同温度和不同预紧力条件下,固体界面裸接与在界面之间添加真空硅脂、铟膜、石墨烯、石墨片导热填料时的接触热阻。实验结果表明,接触界面的接触热阻都随温度升高和预紧力增大而减小。在接触界面添加真空硅脂或铟膜后接触热阻随预紧力变化非常,裸接或添加石墨烯的接触热阻随预紧力变化较大,但是当预紧力大于2.5 N·m时其接触热阻基本不变。温度越低时添加导热填料减小接触热阻的效果越明显。总之在两界面之间添加铟膜时效果最佳,此时接触热阻随预紧力和温度的变化都较小,此种情况下接触热阻最小可以达到3.5×10~(-6)K·m~2/W。     

边界热通量作用下枝晶生长相场模型的有限元法模拟

基于Beckermann和Karma枝晶生长相场模型,建立耦合溶质场、温度场的相场模型,采用有限元法对控制方程进行求解,研究凝固过程Al-3.0%(质量分数)Cu合金在边界热通量作用下的枝晶生长行为。结果表明,边界热通量作用能够显著改变凝固前沿的传热和传质,影响枝晶生长形貌。在边界抽热条件下,枝晶前沿温度降低,实际过冷度增大,从而促进二次枝晶生长发育,界面前沿溶质扩散层薄,枝晶微观偏析严重。而边界加热条件下,枝晶前沿温度升高,实际过冷度减小,抑制枝晶生长发育,界面前沿扩散层厚,枝晶微观偏析减弱。     

雾化闪蒸系统中过热液滴泡状破碎现象的实验研究

真空雾化闪蒸技术可以提升溶液分离率,有效利用低品位热能,从而降低除湿溶液再生流程所需能量。不同于常压环境,高真空度环境下,热管表面过热液体易出现爆发性沸腾现象。本文采用3.5wt%Nacl溶液为测试溶液,通过可视化实验,观察真空环境下液滴内爆发性沸腾现象,分析其破碎形态及破碎特性。结果表明:不同于常压环境下液滴内核态沸腾,真空环境下液体处于过热状态且存在温度梯度和浓度梯度,导致Marangoni对流出现,使得液滴核化点位于其上表面,并出现泡状破碎。液滴破碎时间主要受环境压力和表面过热度的影响,随着环境压力的降低和表面过热度的增加而缩短。     

单个冰球蓄冷过程的数值计算与性能研究

通过对冰球蓄冷过程的分析,在第三类边界条件下考虑过冷度对冰球蓄冷过程的影响,建立冰球蓄冷过程的数值仿真模型,并用实验数据验证模型的正确性。数值计算分析载冷剂温度、对流换热系数、冰球球径以及材质对蓄冷量和凝固完成时间等的影响规律,为冰球蓄冷过程的进一步优化设计和运行提供指导。     

氯化锂溶液液滴真空闪蒸过程温度分布特性研究

除湿溶液再生是维持除湿过程持续进行的必备条件,其效率直接影响整个系统的性能。以常用除湿溶液氯化锂为研究对象,在理论分析其液滴闪蒸过程表面温度的变化基础上,进行了实验测试分析。实验结果表明,典型工况下,液滴中心温度和外表面温度变化趋势基本一致,但整个过程两者温度互有高低;绝对压力是影响闪蒸速度的核心因素,压力越低,闪蒸越强烈;在无辐射换热时,液滴初始温度对蒸发所能达到的最低温度影响较小,辐射热对液滴闪蒸过程蒸发强度和热量传递的影响较为显著,不容忽视;液滴闪蒸模型适应于无辐射热影响的绝热闪蒸过程,而兼有辐射热的闪蒸过程则需要对计算结果进行修正。