液滴撞擊加熱壁面流動(dòng)與傳熱實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、液滴撞擊加熱壁面及其伴隨的汽化過(guò)程，因具有較強(qiáng)的質(zhì)熱交換能力而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中。該過(guò)程包含一系列復(fù)雜的物理變化，相對(duì)撞擊常溫壁面具有一定的特殊性。本文對(duì)液滴撞擊加熱壁面的過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，探討了碰撞過(guò)程中液滴的流動(dòng)與蒸發(fā)特性。
　　采用高速攝像儀觀測(cè)了液滴撞擊加熱壁面的過(guò)程，分析了撞擊后出現(xiàn)的現(xiàn)象。壁面初始溫度較低時(shí)，增大液滴撞擊We數(shù)，不僅可以增大液滴接觸直徑，而且會(huì)提前最大接觸直徑的出現(xiàn)。當(dāng)We數(shù)較大時(shí)，水滴的無(wú)量綱接

2、觸直徑隨壁面溫度的升高，在鋪展過(guò)程中先增大后減小。此外，歸納了水滴無(wú)量綱高度振蕩頻率隨We數(shù)變化的經(jīng)驗(yàn)公式。壁面初始溫度較高時(shí)，液滴以一定速度撞擊加熱壁面后出現(xiàn)了反彈現(xiàn)象。當(dāng)液滴撞擊速度較小時(shí)，同一時(shí)刻的無(wú)量綱接觸直徑隨壁面初始溫度的升高略有降低;當(dāng)撞擊速度較大時(shí)，壁面初始溫度對(duì)無(wú)量綱接觸直徑不產(chǎn)生影響。液滴最大無(wú)量綱接觸直徑受撞擊速度的影響，隨速度的升高而線性增大。
　　在液滴蒸發(fā)過(guò)程中，表面張力系數(shù)會(huì)影響液滴蒸發(fā)時(shí)的流動(dòng)特性:

3、表面張力較大時(shí)，液滴無(wú)量綱高度、接觸角在蒸發(fā)初期持續(xù)減小而無(wú)量綱接觸直徑幾乎不變，到了蒸發(fā)后期，上述變量均出現(xiàn)了振蕩現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)得到水滴的臨界接觸角為4-8°。表面張力較小時(shí)，液滴的接觸角隨蒸發(fā)的進(jìn)行先減小隨后保持不變、接觸直徑和高度則持續(xù)減小。液滴蒸發(fā)時(shí)長(zhǎng)與壁面初始溫度和液體物性有關(guān)，與液滴We數(shù)無(wú)關(guān)。在水中加入表面活化劑可提高液滴的蒸發(fā)速率。在計(jì)算液滴平均熱流密度時(shí)，液滴顯熱不可忽略，通過(guò)計(jì)算，得到水滴的平均熱流密度為1.4×104-

4、1.1×105W/m2。
　　采用薄膜熱電偶測(cè)量撞擊點(diǎn)處壁面瞬態(tài)溫度變化情況，發(fā)現(xiàn)在液滴撞擊初期，液滴撞擊速度越高，撞擊點(diǎn)的溫降越小;此后，液滴撞擊速度對(duì)壁面溫度的影響隨時(shí)間的增加逐漸消失。壁面的溫降與液滴物性有關(guān)，并隨壁面初始溫度的升高和液滴初始直徑增大而增大。液體的表面張力通過(guò)改變液膜的形狀、液滴與壁面間的接觸面積對(duì)蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生影響。表面張力系數(shù)和汽化潛熱較小時(shí)，液滴體積的改變對(duì)蒸發(fā)時(shí)長(zhǎng)的影響較小。在液滴流動(dòng)形態(tài)相似的情況下，