速降壓環(huán)境下液滴過冷凝固過程研究.pdf

1、當(dāng)液滴周圍環(huán)境壓力迅速下降時，液滴迅速蒸發(fā)，溫度下降，在低壓環(huán)境下液滴溫度降至一定過冷度后，液滴凝固。該過程可應(yīng)用于真空制冷、冰漿制備、食品保鮮等領(lǐng)域。對該過程的研究涉及非平衡相變以及傳熱傳質(zhì)等物理機理，本文采用實驗與理論研究相結(jié)合的方法，針對速降壓環(huán)境下單個液滴的過冷凝固過程進行研究。
　　實驗研究方面，采用液滴懸掛法，對多種工質(zhì)，包括：蒸餾水、乙酸、蔗糖溶液開展實驗。實驗的初始環(huán)境壓力均為1atm，最終環(huán)境壓力范圍200~90

2、00Pa、液滴初始溫度10~50℃，液滴初始直徑范圍為0.8~3mm。實驗結(jié)果表明，蒸餾水液滴和乙酸液滴在低壓凝固過程中，液滴溫度變化類似，經(jīng)歷“下降—突升—維持在接近凝固點—快速下降—穩(wěn)定”五個階段，這對應(yīng)著液滴凝固過程中“蒸發(fā)帶走熱量—凝固釋放潛熱—升華與凝固共同作用—升華帶走熱量—升華與表面換熱平衡”五個物理過程。蔗糖溶液液滴由于其粘度較大，在速降壓環(huán)境下液滴內(nèi)會出現(xiàn)多次氣泡生長—爆裂，對應(yīng)每次氣泡爆裂過程，液滴溫度發(fā)生振蕩。