表面张力对凝结换热的影响研究

摘要

本文对近年来随着空间材料科学和微重力流体力学的发展而引起广泛关注的前沿课题——表面张力对凝结换热的影响进行了研究。本文以圆管为研究对象，采用纯工质和混合工质，研究分为两个大部分。主要开展了以下工作： （1）采用R12 为研究对象，研究纯工质凝结时表面张力对凝结换热的影响。对圆管内膜状凝结换热过程进行了理论分析,建立了含有凝结液膜的物理模型和基于边界层方程组的数学模型，应用相似理论进行了无量纲变换。分别对重力、表面张力梯度引起的Marangoni 力以及气液界面剪切力对膜状凝结换热的影响进行了讨论，并应用ORIGIN 软件绘出曲线图进行对比。结果表明,在微重力条件下表面张力梯度对凝结换热过程的影响不可忽略,梯度越大,液膜越薄,Nu 数越大,换热越好。 （2）研究当凝结蒸气中含有表面添加剂时单根管外的凝结。对圆管外Marangoni 凝结换热过程进行了理论分析,文中建立了含有凝结液膜的物理模型和基于边界层方程组的数学模型，应用相似理论进行了无量纲变换。通过计算，结果表明, 有效的添加剂可以诱发界面对流，导致了气液界面处的液膜的不稳定，在气体凝结过程中产生了自发的扰动。结果，加强了凝结换热。