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《哈尔滨工程大学》 2005年
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声空化强化沸腾传热及渗透脱水过程传质研究

孙宝芝  
【摘要】:声空化是指向液体中辐射声波时,在一定压强下液体中出现的微小气泡随着声压的变化做脉动、振荡,或伴随有生长、收缩以致破灭的现象。液体声空化的过程是集中声场能量并迅速释放的过程。近十几年来,声空化及其相关效应的理论价值和巨大应用潜力,越来越受到国内外专家的关注。声空化强化传热传质技术是近几年来刚刚兴起,并引起人们广泛关注的第三代有源强化传热传质技术,也是声空化技术在传热传质领域新的应用。 针对超声波在媒介中传播时产生的声空化现象,分析了产生空化所需的空化阈值及超声波作用下空化泡的动力学行为,并指出声空化过程中产生的高温、高压及强压力脉冲是声空化强化传热传质的根源。 对声空化强化自然对流传热问题进行了系统的实验研究。实验中测量并研究有无声空化作用时液体温度、加热表面温度及传热系数的变化,旨在研究声空化参数对自然对流传热的影响。同时,对声空化强化自然对流传热的物理机制和行为进行了分析与讨论。研究结果表明:声空化对自然对流传热有显著强化作用,空化强度及空化方向是影响声空化强化自然对流传热的重要因素。超声空化引起的声冲击波促使流体的宏观湍动,改变水平圆管周围的流场,同时,声冲流直接冲击固体壁面,使固液界面边界层减薄,减小了固液间对流传热的表面热阻,从而强化自然对流传热。 以水平铜管的大空间饱和核态沸腾传热为例,对声空化作用下核态沸腾传热过程所表现出来的宏观物理行为进行了实验研究。研究发现:声空化对核态沸腾起始区域的强化率最大,随热流密度的增加,强化率逐渐减小;当热流密度不变时,强化率随空化强度的增加而增大。在实验研究的基础上,以均质沸腾汽泡动力学为出发点,从汽泡的力平衡和热平衡两方面分析声空化对汽化核心、汽泡生成、长大及脱离的影响。声空化作用下,壁面上汽化核心数增加,汽泡开始生长的半径减小,生长速率加快,脱离频率增加。 对声空化强化渗透脱水过程中的质量传递问题进行实验研究,分析物料脱水率和溶质增加率随溶液浓度、空化强度、物料厚度、作用时间段及时间
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TK124

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【引证文献】
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2 钱剑峰;谭延坤;张吉礼;郑大宇;;污水源热泵系统声空化除污与强化换热技术[J];建筑热能通风空调;2011年06期
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【参考文献】
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【共引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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1 杨红兵;新型蔬菜清洗机的研制与试验研究[D];南京农业大学;2004年
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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4 应崇福;;液体中的声处理应用和声空化工程[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
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中国重要报纸全文数据库 前3条
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3 张孟军;烧杯里再次上演核聚变?[N];科技日报;2004年
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1 孙宝芝;声空化强化沸腾传热及渗透脱水过程传质研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
2 陈振兴;高活性低温钒催化剂的研制及其应用基础研究[D];中南大学;2002年
3 何永红;利用声致发光的生物医学成像方法及其在肿瘤诊断中的应用研究[D];华南师范大学;2002年
4 崔炜程;不同溶质水溶液中单泡声致发光实验研究[D];南京大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谭延坤;污水源热泵系统污水侧声空化除污与强化换热特性实验研究[D];哈尔滨商业大学;2013年
2 刘绍刚;超声波强化处理酸性大红GR废水的研究[D];南京理工大学;2004年
3 黄帅;超声波除钙盐水垢试验研究[D];西南交通大学;2009年
4 周凤梅;饮用水处理过程中超声灭菌的实验研究[D];陕西师范大学;2006年
5 相玉琳;声空化强化渗透脱水过程质量迁移研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
6 吴岸峰;超声破解技术在污水污泥处理中的应用研究[D];重庆大学;2008年
7 杨刚;基于超声空化的低温钒催化剂制备基础研究[D];中南大学;2002年
8 张涛;声化学反应器中声场及空化场研究[D];陕西师范大学;2004年
9 温军战;单晶硅反应激波刻蚀试验研究[D];南京航空航天大学;2008年
10 丁春峰;不同频率、气体成份条件下气泡发光阈值声压研究[D];华南师范大学;2004年
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