液滴撞击加热壁面流动与传热实验研究

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1、犬ｉｌ嫂－大ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士字位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＿液滴撞击加热壁面流动与传热实验研究学科专业热能工程作者姓名ｍｍ沈胜强教授指导教师２０１５＾＾０答辩日期硕士学位论文液滴撞击加热壁面流动与传热实验研究ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｆＦｌｏｗａｎｄＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒＤｕｒｉｎｇＤｒｏｐｌｅｔＩｍｐａｃｔｏｎＨｅａｔｅｄＳｕｒｆａｃｅ作

2、者姓名：张洁珊学科。、专业：热能工程学号：２１２１０００８指导教师：沈胜强教授完成日期：２０１５．５．１大遠理工大摩ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，’本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他巳申请一学位或其他用途使用过的成果。与我同工作的同志对本研究所做

3、的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。尸才学位论文题目：：？《史１力芳－、Ｉ作者签名Ｉ：期：年４月日日大连理工大学硕士学位论文摘要液滴撞击加热壁面及其伴随的汽化过程，因具有较强的质热交换能力而被广泛应用于工业领域中一一。该过程包含系列复杂的物理变化，相对撞击常温壁面具有定的特殊性。本文对液滴撞击加热壁面的过程进行了实验研宄，探讨了碰撞过程中液滴的流动与蒸发特性。采用高速摄像仪观测了液滴撞击加热壁面的过程，分析了撞击后出

4、现的现象。壁面ｆＴ初始温度较低时，增大液滴撞击ｅ数，而且，不仅可以增大液滴接触直径会提前最大接触直径的出现。当ｆＴｅ数较大时，，水滴的无量纲接触直径随壁面温度的升高在铺展过程中先增大后减小。此外，归纳了水滴无量纲高度振荡频率随阶数变化的经验公式。一壁面初始温度较高时，液滴以定速度撞击加热壁面后出现了反弹现象。当液滴撞击速一度较小时，同时刻的无量纲接触直径随壁面初始温度的升高略有降低；当撞击速度较，壁面初始温度对无量纲接触直径不产生影响大时。液滴最大无量纲接触直径受撞击速度的影响，随速度的升高而

5、线性增大。在液滴蒸发过程中，表面张力系数会影响液滴蒸发时的流动特性：表面张力较大时，液滴无量纲高度、接触角在蒸发初期持续减小而无量纲接触直径几乎不变，到了蒸发后°－８期，上述变量均出现了振荡现象。实验得到水滴的临界接触角为４。表面张力较小时，液滴的接触角随蒸发的进行先减小随后保持不变、接触直径和高度则持续减小。液滴蒸发时长与壁面初始温度和液体物性有关，与液滴ｆＦｅ数无关。在水中加入表面活化剂可提高液滴的蒸发速率。在计算液滴平均热流密度时，液滴显热不可忽略，通过计算，得４５２－Ｗ至丨１．４Ｘ

6、１０１．１Ｘ１０／ｍ。Ｊ水滴的平均热流密度为采用薄膜热电偶测量撞击点处壁面瞬态温度变化情况，发现在液滴撞击初期，液滴撞击速度越高，撞击点的温降越小，；此后液滴撞击速度对壁面温度的影响随时间的增加逐渐消失。壁面的温降与液滴物性有关，并随壁面初始温度的升高和液滴初始直径增大而增大。液体的表面张力通过改变液膜的形状、液滴与壁面间的接触面积对蒸发过程产生影响，。表面张力系数和汽化潜热较小时液滴体积的改变对蒸发时长的影响较小。在液滴流动形态相似的情况下，汽化潜热大的液滴对应的壁面温降越大。关键词：液

7、滴撞击；加热壁面；液滴蒸发；热流密度－－Ｉ液滴撞击加热壁面流动与传热实验研宄ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｆＦｌｏｗａｎｄＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒｄｕｒｉｎｇＤｒｏｐｌｅｔＩｍｐａｃｔｏｎＨｅａｔｅｄＳｕｒｆａｃｅＡｂｓｔｒａｃｔＤｕｅｔｏｔｈｅｈｉｈｈｅａｔａｎｄｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒｃａａｂｔｅｓｔｈｅｒｏｃｅｓｓｏｒｏｅｔｉｍａｃｔｉｎｏｎｇｐｉｌｉｉ，ｐｆａｄｐｌｐｇｈｅａｔｅｄｓｕｒｆａｃｅａｎｄｉｔｓｖａｏｒｉ

8、ｚａｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓｉｓｗｄｅａｌｉｅｄｉｎｔｈｅｔ．ｅｓｉｄｅｓｔｈｅｐｐｉｌｙｐｐｉｎｄｕｓｒＢｙ，ｄｒｏｐｌｅｔｉｍｐａｃｔｏｎｈｅａｔｅｄｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｔａｉｎｓａｓｅｒｉｅｓｏｆｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｐｈｙｓｉｃａｌｃｈａｎｅ