基面荷電液滴蒸發(fā)過程及變形特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、基面上液滴蒸發(fā)是工業(yè)領(lǐng)域廣泛存在的重要傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象，利用外加電場，能使液滴突破自然蒸發(fā)過程中的蒸發(fā)速率極限，大幅度縮短液滴的蒸發(fā)時(shí)間，具有高效低能耗的優(yōu)勢，其應(yīng)用前景十分廣闊，如提高空間降溫效率、增強(qiáng)納米顆粒沉積的均勻性、加快金屬表面干燥以及用于納米材料的制備等。荷電液滴蒸發(fā)過程中存在復(fù)雜的電流體動(dòng)力學(xué)行為，伴隨著液滴的變形、收縮、振動(dòng)等重要現(xiàn)象，其變形特性的分析和蒸發(fā)模型的建立是深入探討電場作用下液滴蒸發(fā)過程的關(guān)鍵，具有重要的研究價(jià)值

2、。
　　國內(nèi)外學(xué)者已就基面性質(zhì)及溫度等對液滴蒸發(fā)過程的影響進(jìn)行了研究，如基面性質(zhì)對液滴濕潤性的影響、液滴界面和三相接觸線處蒸發(fā)通量的變化以及基面溫度對液滴蒸發(fā)速率的影響等，對于電場力強(qiáng)化液滴蒸發(fā)過程的研究相對較少。本文采用可視化測量手段，針對基面上荷電單液滴的蒸發(fā)過程以及電流體動(dòng)力學(xué)特性開展了基礎(chǔ)研究工作，主要內(nèi)容如下：
　　首先對電場作用下基面上液滴的蒸發(fā)過程進(jìn)行了可視化實(shí)驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)并建立荷電單液滴蒸發(fā)測試實(shí)驗(yàn)臺，借助顯

3、微高速攝像精確捕捉蒸發(fā)過程中荷電液滴的顯微形貌特征，獲得了固液接觸角、液滴高度等的變化規(guī)律。采用 PIV技術(shù)結(jié)合圖像處理，對荷電液滴蒸發(fā)過程中的內(nèi)部微流動(dòng)進(jìn)行了測量。通過分析液滴蒸發(fā)過程中固液接觸角的變化規(guī)律，建立荷電液滴蒸發(fā)模型，給出了蒸發(fā)過程中液滴極限荷電量的計(jì)算方法。
　　其次對電場及溫度場耦合作用下液滴蒸發(fā)過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過在純水液滴中加入高導(dǎo)電導(dǎo)熱納米顆粒，強(qiáng)化耦合場對液滴蒸發(fā)的作用，實(shí)驗(yàn)獲得了蒸發(fā)時(shí)間、質(zhì)量、熱通