滴状冷凝中液滴的内外压差及临界半径

用热力学方法证明了壁面上球冠形液滴的内外压差同样遵循经典的Laplace方程,并用力学方法给予了验证.液滴的内外压差与固液接触角无关,只取决于液体的表面张力和液滴半径;液滴的临界半径也与接触角无关,其值可用经典的Kalvin公式计算 关键词： 滴状冷凝 液滴 压差 临界半径     

蒸气凝结相关问题探讨

讨论了几个与蒸气凝结相关的问题,指出壁面上球冠形液滴的内外压差和临界半径同样遵循经典的Laplace公式和Kalvin公式;蒸气在冷壁上的冷凝形态主要由后退接触角决定;空气中的水蒸气在换热器表面呈膜状冷凝时换热器的性能优于呈滴状冷凝时换热器的性能。     

冷凝器壁面滴状冷凝的热力学机理及最佳接触角

应用自由能判据证明了冷凝器壁面液滴的力学平衡条件与接触角有关,进而证明了当壁面液滴与壁面的接触大于90°时,冷凝器壁面液滴的化学势将小于同曲率的球形液滴的化学势;另外,在相同饱和比下,壁面液滴的临界半径也小于球形液滴的临界半径.而在接触角小于90°时,情况则恰好相反.正是由于这双重原因,使得滴状冷凝的传热性能大大优于膜状冷凝的传热性能,并由此求出了冷凝器壁面液滴的最佳接触角. 关键词：     

滴状冷凝传热的多尺度规划与最佳接触角

滴状冷凝传热过程具有典型的多尺度特征,一方面体现于壁面上液滴尺寸分布的空间多尺度特征以及液滴生长过程的时间多尺度分布,另一方面体现于冷凝壁面物理化学特性以及液固相互作用特性的描述和量度上的多尺度特征.本文基于包含界面效应影响的滴状冷凝传热模型,分析了液滴尺寸分布的多尺度特征及其对滴状冷凝传热性能的影响,并通过分析液滴尺...     

滴状冷凝过程液滴自由表面温度场分析

对于滴状冷凝过程及其传热强化机理, 一般通过分析冷凝壁面上液滴分布和运动规律进行研究, 并且将单个液滴视为稳定的个体, 很少涉及液滴内部运动特征. 本文通过红外热像仪观测了纯蒸气滴状冷凝过程中, 液滴运动时自由表面温度场的演化过程. 发现在疏水壁面上, 液滴由于合并或脱落而发生移动过程中, 其自由表面温度先降低, 而后升高并高于移动前温度. 通过分析疏水表面上液滴移动过程的物理模型, 认为液滴移动时表面液膜发生履带式滚动现象, 或者发生液滴内部与自由表面附近的液体间形成对流和掺混现象. 对液滴运动时表面温度演变规律的分析表明: 触发液滴表面发生持续冷凝可能需要克服一个临界过冷度, 当气液间温差超过该临界值时才诱发冷凝; 液滴合并或脱落等整体运动过程, 导致了液滴内部的运动特征, 并促进了较大尺寸液滴表面发生直接冷凝, 这为强化冷凝传热的研究提供新的思路.     

论小接触角下实现滴状冷凝的可能性

通过分析液滴在临界态及后续冷凝过程中化学势的变化，解释了冷凝器混合冷凝的形成机理 ，并证明了如果降低壁面过冷度以及采用适当措施降低壁面液滴的脱落半径的话，实现稳定 的小接触角的滴状冷凝是可能的. 关键词： 混合冷凝 接触角 化学势     

气体剪切下液滴临界滑动无量纲准则

液滴从固体壁面上脱离的临界条件对农作物生长、滴状冷凝换热、燃料电池水管理等具有重要影响。液滴在气体吹拂下临界滑动是液滴重力与气体施加的拖拽力共同克服表面张力的结果。通过建立受力平衡方程,并无量纲化,本文得到适用于气体剪切下不同壁面倾斜角度及不同气-液-固物系下液滴滑动临界的通用准则。该准则可用于计算燃料电池中固定大小液滴滑动的临界风速,与Fan等实验数据对比,其误差在20%以内。另外,该准则用于计算滴状冷凝中固定风速下液滴临界滑动半径,可以完善蒸汽吹拂下的滴状冷凝模型。     

蒸汽剪切驱动液滴行为的格子Boltzmann模拟

滴状冷凝过程中,存在蒸汽流动对液滴的吹扫作用,液滴在蒸汽剪切作用下克服壁面黏附变形和运动,液滴运动速度越大,冷凝传热性能越高。但是液滴在蒸汽作用下变形和运动的细节还不清晰,蒸汽速度对液滴变形和运动的影响机理还不明确。本文采用自由能格子Boltzmann方法研究了在不同蒸汽速度剪切作用下,液滴在具有不同润湿性固体表面上的变形和运动过程,分析了蒸汽速度和接触角对液滴变形和运动的影响机制,结果显示随着蒸汽速度的增加,液滴变形越大,液滴在固体表面的运动速度越大,停留时间越短,有利于液滴的移除和表面更新,相同蒸汽速度的作用下,液滴在接触角大的固体表面上变形和运动速度越大,也有利于液滴的移除和表面更新。从而定性或半定量地揭示了蒸汽速度影响蒸汽滴状冷凝传热的物理机制。     

蒸汽滴状冷凝演变和液滴生长方式的研究

蒸汽的滴状冷凝进程中，液滴生长包括冷凝生长与合并生长。液滴生长作为影响滴状冷凝演变的关键行为，其研究有助于深入理解滴状冷凝演变机制和换热机理。本文基于滴状冷凝全过程的数值模拟，针对不同凝结核密度下的滴状冷凝演变和液滴生长方式开展研究。模拟中采用Cassie模型对液滴的冷凝生长进行描述，耦合邻近搜索算法和守恒定律对液滴的合并生长过程进行模拟。经实验结果和理论模型验证，本文模拟方法具有较高的可靠性。结果表明：最大液滴尺寸主要来源于合并生长，其增速是衡量滴状冷凝演变速度的表征；随着凝结核密度的升高，演变速度呈线性提高，换热能力先增后减；高合并频率的表面能有效提高合并生长对最大液滴尺寸的贡献比例。     

表面纳米结构及其自由能对滴状冷凝传热的影响

通过抛光和氧化刻蚀方法在基体壁面形成微米和纳米尺度的微观结构,然后制备十八烷基硫醇分子自组装膜,从而得到空气中表观接触角为160°的SAM-1表面和空气中表观接触角为116°的SAM-2表面.实验研究了常压条件下两类表面的滴状冷凝传热特性.结果表明两种表面都能够有效提高冷凝传热效果.但是,具有表面纳米结构的SAM-1表面的滴状冷凝传热特性低于SAM-2表面.分析了纳米结构和液固自由能差效应对滴状冷凝传热影响的共同作用机理.     

多背压凝汽器中温差场均匀性原则的直接证明

1引言换热器是应用于多种工业系统中的重要设备。随着节能研究的深入，对各种换热器的性能要求愈来愈高，因此对换热器的设计方法也提出了更高要求。过增元等［‘l提出了“换热器温差场愈均匀，不仅热力学效益愈高，而且传热效能也愈高”的新构想，并称其为“温差场均匀性原则”。文献山用分析和数值计算的方法进行了初步的证明。据我们掌握的资料，尚未有对温差场均匀性原则直接证明的文献发表。凝汽器是火电厂最重要的换热设备。目前大型汽轮机组已广泛采用双背压或多背压凝汽器以提高蒸汽动力循环的热效率、杨善让等［’l在假定各级热负…     

复合冷凝空调机组的分析

以家用分体式空调作为节能改造对象,将传统单一冷凝改进为复合冷凝,即在压缩机排气管路上串联一个水冷冷凝器,吸收部分冷凝热制备生活热水。并在此基础上建立了分析模型。模拟计算结果表明,复合冷凝空调的目的效率得到了大大的提高,当空调的蒸发温度为0℃、冷凝温度为30℃时,空调目的效率由单一冷凝时的52%上升到70%。     

冷凝器动态性能仿真研究

本文应用移动边界法(MB)对冷凝器建立了动态仿真数学模型,模型体现了冷凝器内各个相区长度随时间的变化,模型最终可以化为常微分线性方程组的形式,在求解上更为方便且兼顾了仿真的效率和精度,模型可提供冷凝器详细的性能参数;研究了在系统不同的控制参数阶跃情况下冷凝器的动态响应,获得了冷凝器的动态特性,冷凝器的动态特性是冷凝器动态优化设计和编制系统控制规律的基础。本文中的冷凝器建模方法适合于系统级仿真研究。     

模拟分析R134a和R12在汽车空调“两器”中的换热

模拟分析Ｒ１３４ａ和Ｒ１２在汽车空调“两器”中的换热史琳，付屹东，韩礼钟，朱明善（清华大学热能工程系北京１０００８４）关键词汽车空调；模拟；Ｒ１３４ａ；热物性１前言Ｒ１３４ａ是目前国际上公认的汽车空调冷剂Ｒ１２的替代物［１］。当汽车空调采用Ｒ１３４ａ...     

带凹槽的微通道中液滴运动数值模拟

运用改进的耗散粒子动力学方法模拟了液滴在由凹槽所构成的粗糙表面微通道内的运动行为.改进的耗散粒子动力学方法采用新近提出的一种短程排斥、长程吸引相互作用势能函数,从而可以模拟带有自由面的流体,如液滴等.模拟了新势能函数下液滴与固体壁面的静态接触角,并用2次多项式拟合了"接触角-a_wf/a_f"变化曲线.研究了液滴在带凹槽的微通道中运动时,微通道壁面浸润性、外场力、液滴温度对液滴流动特性的影响.研究表明壁面浸润性和外场力对液滴流动特性的影响较大,液滴温度对液滴流动特性的影响较小.研究结果对运用耗散粒子动力学方法模拟并分析微流体在复杂微通道的流动有一定的参考价值.     

R407C水冷冷凝器传热强化的实验研究

本文通过实验,研究了替代制冷工质R407C在螺旋隔板花瓣管冷凝器中的传热性能,实验结果表明,随着热流密度的增加,冷凝器的总传热系数也不断增大。在相同热流密度下,其总传热系数比板式冷凝器提高40％以上。     

以R600A为工质的分离式热管的实验研究

对分离式热管的整体热量传递特性进行了实验研究。以蛇形翅片管作为冷凝段和蒸发段进行热管实验,探讨了蒸发器进风面风温及分离式热管蒸发器与冷凝器之间高度差、工质充注量对分离式热管的影响。实验表明,随着蒸发器进风温度的升高,蒸发器与冷凝器换热系数都是呈现先增大后减小的趋势。在冷凝端进风温度恒定为16.55℃、蒸发端进风温度低于60℃时,以R600A为工质的分离式热管的传热量曲线近似于二次曲线,蒸发端进风温度高于60℃时,其传热量曲线近似于一条直线。加大充液率及增加蒸发器与冷凝器的高度差,分离式热管的传热能力均会得到提高。     

太阳模拟器中椭球面聚光镜参数的确定

椭球面聚光镜是太阳模拟器设备的重要组成部分,其能量收集的效率决定着太阳模拟系统的能量传递效率,而太阳模拟器光学系统中的椭球面聚光镜参数一直没有理论上的设计依据,结合氙灯的发光特性并通过对MATLAB 中建立的椭球面聚光镜聚光过程数值分析模型给出了椭球面聚光镜包括第一焦距、最大成像放大倍率、包容角范围及前后开口直径的确定依据,并通过在Lighttools 中建立的4种仿真模型验证了理论分析的正确性。第一焦距由光源光中心高确定,最大成像放大倍率由光学积分器相对孔径及椭球镜包容角范围共同确定,椭球镜包容角范围不小于30～120,前开直径口由椭球镜的最大孔径角确定,后开口直径由最小孔径角和光源的径向调节量共同确定。该结论给椭球面聚光镜的设计提供了理论支撑,有利于设计完成高能量收集效率的椭球面聚光镜。     

Suspension characteristics of water droplet in oil under ultrasonic standing waves

The suspension characteristics of water droplet in oil were investigated under ultrasonic standing waves with high-speed photography in this paper. Firstly, the suspension position of droplet was predicted by theoretical derivation. The motion trajectory of droplet was captured and a kinetic analysis was applied to characterize the suspension position of droplet. The effects of droplet size, acoustic pressure, frequency, as well as density ratio of water and oil on the suspension position of droplet were analyzed in details. It was proved that the droplet size had little effect on the suspension position at different frequencies. The suspension zone approached minimum at 39.4 kHz, and the suspension position of droplet was insensitive to acoustic pressure amplitude and density ratio at this frequency. These would be advantageous to maintain the stability of droplet banding and shorten the width of banding. In addition, it was proved that the suspension position of droplet is approximately linear with the density ratio at different frequencies.