【摘 要】
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在一些符合“正系统”的二元混合蒸气(例如,水-酒精混合物)的凝结过程中,局部扰动会引起气液界面产生温度差,进而引起气液界面的浓度分布不均,从而引起表面张力差,在表面张力差的驱动下,凝结液的形态会聚集成珠状,称为“类珠状凝结”,这就是马兰高尼冷凝。当传热表面具有整体的温度梯度时,凝结液滴会发生自发移动现象,并且液滴总是从温度较低的区域向温度较高的区域移动。而且实验结果表明,水-酒精混合蒸气在水平传热
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在一些符合“正系统”的二元混合蒸气(例如,水-酒精混合物)的凝结过程中,局部扰动会引起气液界面产生温度差,进而引起气液界面的浓度分布不均,从而引起表面张力差,在表面张力差的驱动下,凝结液的形态会聚集成珠状,称为“类珠状凝结”,这就是马兰高尼冷凝。当传热表面具有整体的温度梯度时,凝结液滴会发生自发移动现象,并且液滴总是从温度较低的区域向温度较高的区域移动。而且实验结果表明,水-酒精混合蒸气在水平传热面凝结过程中,凝结液滴仍然会自发移动。国内外很多学者对马兰高尼冷凝的机理及影响因素进行了研究,但没有研究蒸气流向对凝结液滴移动的影响。本论文推测在凝结过程中,蒸气流向对凝结液滴的移动有影响,针对蒸气流向这一影响因素,对水-酒精混合蒸气的凝结展开了实验研究。本文设计了可视化观测的冷凝实验系统,该实验系统在当地大气压下运行,并设置脱氧器,排除了不凝性气体对实验现象的影响。凝结室采用两路可调节的喷流冷却方式,可以实现传热表面具有不同的温度分布。分别研究了在没有明显温度梯度和存在明显温度梯度的传热表面上,蒸气流向对凝结液滴移动的影响。根据实验结果,本文提出蒸气流向是影响液滴移动的一个主要因素。本论文的实验结果表明,对没有明显温度梯度的传热表面,凝结液滴会自发地沿着蒸气入口的方向移动,而且液滴移动的平均速度随表面过冷度的增加而增加。在混合蒸气冷凝过程中,气液界面的酒精蒸气浓度沿着蒸气流向存在梯度,引起表面张力差,在表面张力差的驱动下,凝结液滴自发地向蒸气入口方向移动。在有明显温度梯度的传热面上,凝结液滴移动特性不同于无明显温度梯度的传热表面。当混合蒸气自右向左流过,传热表面具有正温度梯度时,凝结液滴始终向右移动;而当传热表面具有负温度梯度时,在温度梯度和蒸气流向两个影响因素互相作用下,凝结液滴既有向左移动,也有向右移动,液滴的移动方向由蒸气流向和温度梯度的相对大小决定的,蒸气流向起主导作用时,液滴沿蒸气入口侧移动,温度梯度起主导作用时,液滴从传热表面的低温区向高温区移动。
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