液滴蒸发.ppt

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1、单个球形液滴的单个球形液滴的低温温蒸发低温温蒸发物理模型基本假定单个球形液滴的单个球形液滴的高温蒸发高温蒸发稳定蒸发时，液相区为初温TR，浓度 YFR=1 气相区无穷远处燃料的浓度 YF=0 基本方程：组分守恒、能量守恒为求解蒸发速度，必须知道液相及气相的温度与组分分布 这是一个典型的耦合了热量与质量传递的Stefen流问题：温差（T TW）引起热传递；浓度差（YFW-YF）引起质量扩散 上述两个方程、三个未知数，需要补充方程求解。求解思路：首先找出传质速度W/的表达式。求解传质数的思路是：液体燃料流出的总热量与导入表面的热通量相等。以下是传质速度的求解过程：定义无因次浓度 D（4）只说明（传

2、质率）与温度梯度与组分梯度有关。耦合能量与组分方程，将(1)(2)改写 成统一形式：D（5）（6）B.C：当时D 当r 时从边界条件分析，若 ，则两方程变得同义。热边界层厚度与传质边界层厚度相等。g/DF（7）作一次积分（*）将式（3）代入，初值条件壁面式（*）为：积分，并用r 时的B.C条件（*）b=0,但b-bw 称传质数，在形式上仍保留（令B=b-bw=-bw）。当r w 时，b=bw。（*）从式（*）、（*）消除 得 当时Le=1时 BT=BD，热边界层厚度与传质边界层厚度一样，且浓度分布与温度分布规律相一致。可用作图法求解Tw，见右下图的环境温度对壁面条件影响关系图。当Lcpl(TW

3、-TR)时，BT(TW)为TW的线性函数，斜率为负，当 TW=T 时，直线与横坐标交于TW=T。可能有两种情况:当TW 0时，YFW=0,BD=-YF/YFR,当TW TB时，YFW=YFR,BD=,是以 TB为目标的渐近线：TW 不可能高于TB，只能接近于TB:TW TB。两种极端情况：（1）TTB时,TW不可能比沸点TB高，只可能略低于沸点，可求得B；（2）TTB时,交点与B=0接近，可以认为壁面处的质量分数YF与T时的饱和蒸汽压力对应，可以求得B。结论：1正在蒸发液滴表面温度总是低于其沸点温度 TWTB，故 YFWYFR；当TTB 时，则TWTB。且YFW YFR。2BT(TW)值为负值相当于凝结现象。设时刻 t，直径为d 的油滴，经过 t 时间，共直径减少了 d，油滴寿命 体积减少了d2 d/2 重量减少了ld2 d/2，减少速率为ld2 d/t/2。即重量减少速率与从油滴表面蒸发出的燃料速率相等为 。积分：令