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《华北电力大学(河北)》 2003年
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壁面薄膜流的热质传递和稳定性研究

叶学民  
【摘要】: 液体薄膜流以其高传热传质系数、结构简单且动力消耗小等独特优点,已作为一项高效传热传质技术在传统工业和高新技术领域中得到了广泛的应用。现已成为国际传热传质科学与工程界的一个十分活跃的研究领域,其潜在的技术应用领域将非常广泛。正是由于实际应用的重要性,深入了解液体薄膜的水动力特性和传热传质规律,研究其破断过程、机理和控制条件,已成为近年来富有挑战性的研究课题。 本文针对在蒸发和冷凝条件下薄液膜流动的稳定性、在气液界面切应力协同下层流饱和蒸发降膜的传热特性和过冷液膜的永久破断特性进行了较为系统的理论研究、对过冷液膜的传热和破断特性进行了实验研究。主要包括以下内容: 1. 在蒸发和冷凝条件下薄液膜流动稳定性的理论研究。从理论上推导沿倾斜壁面下降的,在蒸发、等温和冷凝状态下普遍适用的二维降落液膜表面波时域和空间演化方程。获取表征液膜稳定特征的中性稳定性曲线、扰动的时间和空间增长率、临界波数、最大波数、波速的变化趋势;分析雷诺数、倾角、热毛细力、表面张力、流体物性以及蒸发、等温或冷凝状态对液膜时域和空间稳定性的影响。对驻波的有关特性,如稳定性和波速进行讨论,并分析上述诸多因素的影响。 2. 在气液界面切应力协同下的层流饱和蒸发降膜传热特性的理论研究。从理论上建立在同向或反向切应力作用下层流饱和蒸发液膜流动和传热特性的物理模型,推导其液膜厚度和传热系数的表达式,分析液膜厚度和传热系数沿流动方向上的变化趋势,深入探讨界面切应力、界面对流换热强度和雷诺数等因素的影响,揭示层流饱和蒸发液膜的传热机理。 3. 在气液界面切应力协同下的受热过冷液膜永久破断特性的理论研究。从理论上建立对有界面切应力作用下受热液膜的永久破断力平衡模型,分别在重力驱动、重力和切应力驱动、切应力驱动下推导临界破断液膜厚度与最小润湿量和接触角、流体温度、气液界面切应力、壁面热流密度间的理论关系式,分析其变化趋势和各种因素的影响,探讨液膜发生永久破断现象的机理,并对力平衡模型中各个力的相对大小进行讨论。 自行设计和建立实验台,通过采集实验件管壁温度、出入口水温和气体流速等数据,深入研究垂直降落过冷液膜在有、无同向或反向切应力协同下的传热特性和永久破断特性,提出新的关于传热特性和破断特性的实验 WP=4 4. 关联式,并与文献进行比较;在切应力协同下,分析不同方向和不同切应力大小对液膜传热和破断特性的影响规律及程度,并与常规换热和破断情形及理论计算结果进行分析和比较。
【学位授予单位】:华北电力大学(河北)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TK124

【引证文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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