单个水滴蒸发过冷过程的特性分析-东南大学学报.PDF

第４２卷第４期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４２ Ｎｏ．４ 　 ２０１２年７月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｊｕｌｙ２０１２ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１２．０４．０１７ 单个水滴蒸发过冷过程的特性分析 闫俊海　 张小松　 周　斌 （东南大学能源与环境学院，南京２１００９６） 摘要：为分析单个水滴在低温、低湿空气中的运动和蒸发特性，建立了描述整个传热传质及运动 过程的数学模型，并通过对悬挂水滴的蒸发冷却实验验证了该模型的有效性．通过模拟计算获得 了水滴温度、直径、速度和运动轨迹的变化规律，以及水滴初始参数和空气速度对制冰效率的影 响．结果表明，水滴在某一喷射角度下，直径越小，同样的下落高度水滴水平飞行的距离越短，而 相应的速度衰减则越快，同时水滴蒸发过冷所需的时间越短．另外，水滴初始温度越低和逆流空 气速度越高，在很短的下落高度内，水滴就实现了过冷，而水滴直径的变化量随着初始水温和空 气流速的增大而增大，因此对雾化水滴进行预冷却不仅可提高系统制冰效率，还能减少水滴的蒸 发损失． 关键词：水滴蒸发；过冷水；传热传质 中图分类号：ＴＫ０２　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１２）０４０６６４０６ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｉｎｇｌｅｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔ ｉｎｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅｓｕｐｅｒｃｏｏｌｅｄｐｒｏｃｅｓｓ ＹａｎＪｕｎｈａｉ　　ＺｈａｎｇＸｉａｏｓｏｎｇ　　ＺｈｏｕＢｉｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｎｇｌｅｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔｉｎｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｌｏｗｈｕｍｉｄｉｔｙｒａｔｉｏａｉｒ，ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔｈｅａｔａｎｄｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒ ａｎｄｍｏｖｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｒｏｐｌｅｔｉｎｓｕｐｅｒｃｏｏｌｅｄｓｔａｇｅｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ ，ｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｍｏｄｅｌｉｎｇｂａｓｉｃａｌｌｙｔａｌｌｙｗｉｔｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｈａｎｇ ｉｎｇｓｉｎｇｌｅｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｄｉａｍｅｔｅｒ，ｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｆｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔｄｕｒｉｎｇ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎａｎｄｍｏｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｄｒｏｐｌｅｔａｎｄａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙ ｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｔａｃｅｒｔａｉｎｓｐｒａｙａｎｇｌｅａｎｄｗｉｔｈｓａｍｅｄｒｏｐｐｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｄｒｏｐｌｅｔｄｉａｍｅｔｅｒｃａｎｓｈｏｒｔｅｎｍｏｖｅｍｅｎｔｄｉｓｔａｎｃｅａｔｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｕ ｐｅｒｃｏｏｌｅｄｔｉｍｅｏｆｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔ ｆａｓｔｅｒ．Ｔｈｅｌｏｗｅｒｉｎｉｔｉａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔｏｒｔｈｅｈｉｇｈｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆａｉｒｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ ｃｏ