聲空化強化沸騰傳熱及滲透脫水過程傳質(zhì)研究.pdf

1、本文針對超聲波在媒介中傳播時產(chǎn)生的聲空化現(xiàn)象，分析了產(chǎn)生空化所需的空化閾值及超聲波作用下空化泡的動力學(xué)行為，并指出聲空化過程中產(chǎn)生的高溫、高壓及強壓力脈沖是聲空化強化傳熱傳質(zhì)的根源?！　β暱栈瘡娀匀粚α鱾鳠釂栴}進行了系統(tǒng)的實驗研究。實驗中測量并研究有無聲空化作用時液體溫度、加熱表面溫度及傳熱系數(shù)的變化，旨在研究聲空化參數(shù)對自然對流傳熱的影響。同時，對聲空化強化自然對流傳熱的物理機制和行為進行了分析與討論。研究結(jié)果表明：聲空化對自然

2、對流傳熱有顯著強化作用，空化強度及空化方向是影響聲空化強化自然對流傳熱的重要因素。超聲空化引起的聲沖擊波促使流體的宏觀湍動，改變水平圓管周圍的流場，同時，聲沖流直接沖擊固體壁面，使固液界面邊界層減薄，減小了固液間對流傳熱的表面熱阻，從而強化自然對流傳熱。　　以水平銅管的大空間飽和核態(tài)沸騰傳熱為例，對聲空化作用下核態(tài)沸騰傳熱過程所表現(xiàn)出來的宏觀物理行為進行了實驗研究。研究發(fā)現(xiàn)：聲空化對核態(tài)沸騰起始區(qū)域的強化率最大，隨熱流密度的增加，強化

3、率逐漸減??；當熱流密度不變時，強化率隨空化強度的增加而增大。在實驗研究的基礎(chǔ)上，以均質(zhì)沸騰汽泡動力學(xué)為出發(fā)點，從汽泡的力平衡和熱平衡兩方面分析聲空化對汽化核心、汽泡生成、長大及脫離的影響?！　β暱栈瘡娀瘽B透脫水過程中的質(zhì)量傳遞問題進行實驗研究，分析物料脫水率和溶質(zhì)增加率隨溶液濃度、空化強度、物料厚度、作用時間段及時間的變化規(guī)律，研究聲空化對不同物料滲透脫水過程中質(zhì)量傳遞的影響。同時揭示聲空化強化滲透脫水過程中質(zhì)量傳遞的物理機制和行為