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《冷凝器滴状冷凝的动态描述及接触角的选择》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第51卷第1期2002年1月物理学报Vol.51,No.1,January,200210003290200251(01)002506ACTAPHYSICASINICA2002Chin.Phys.Soc.*冷凝器滴状冷凝的动态描述及接触角的选择曹治觉(湖南师范大学物理系,长沙410081;中南大学应用物理与热能工程系,长沙410083)(2000年9月30日收到;2001年7月3日收到修改稿)从化学势变化的角度对液滴的冷凝过程进行了动态描述;给出了实现持续的Brown凝并的条件;结
2、合冷凝器壁面液滴的脱落半径与接触角的关系,求出了滴状冷凝时液滴接触角的最优选择范围.关键词:化学势,临界体积,Brown凝并,接触角脱落半径PACC:0570,6470这一整个动态过程来考察壁面球冠形液滴的化学势1引言的变化情况.本文为此证明了在临界状态下,当液滴滴状冷凝是现有传热现象中具有最高传热系数凝聚相同数量的气相分子时,接触角大于70的冷凝[1][2]的过程.从20世纪30年代发现这种现象以来,器壁面球冠形液滴的化学势的减少量将大于冷凝器传热研究者一直致力于工业生产上的应用,但至今内部球形液滴
3、的化学势的减少量,并且具有最小临仍未能实现.而有关滴状冷凝的热物理过程机理却界体积的球冠形液滴这时化学势的减少量将最大;[36]一直是热能工程界努力探索的课题,为了实现而当液滴继续凝聚长大时,对于具有相同曲率半径滴状冷凝,实验工作者一般都在尽量设法增大冷凝的球冠形液滴和球形液滴而言,每凝聚相同数量的器壁面液滴的接触角,这往往带有一定的盲目性.文气相分子,0<<114的球冠形液滴化学势的减少献[7]从汽液相变的角度研究了滴状冷凝优于膜状要大于球形液滴化学势的减少,114<<180的球冷凝的物理本
4、质,应用自由能判据证明了冷凝器壁冠形液滴的化学势的减少要小于球形液滴的化学势面液滴的力学平衡条件和相平衡条件均与接触角有的减少.这样,在整个冷凝过程中,只要适当选择接关,并证明了当壁面液滴与壁面的接触角大于90触角,便会在冷凝器内部的球形液滴和壁面球冠形时,冷凝器壁面液滴的化学势将小于同曲率的球形液滴之间出现越来越大的化学势的差异,作为冷凝液滴的化学势,另外,在相同饱和比下,壁面球冠形相变过程趋向的标志,这种化学势的差异必将导致液滴的临界半径也小于球形液滴的临界半径;而在Brown凝并,这种Brown凝
5、并实质上是曲率半径超过接触角小于90时,情况则恰好相反.因而作者将最rc球的球形液滴在Brown运动的背景下向化学势较低化学势和最小临界半径所共同对应的液滴接触角低的壁面球冠形液滴的定向漂移过程;此外,还应考(120)定为最佳接触角.然而,在该文中,作者忽略虑到滴状冷凝时冷凝器竖壁上的液滴不可能无限长了最小临界半径对应的球冠形液滴体积并非最小临大,因而存在一个脱落半径,对单一疏液性材料表面界体积,从分子聚集的角度看,显然,形成具有临界而言,这一脱落半径也与接触角有关,当然从降低热半径的液滴所需分子数越
6、少,这种液滴越容易形成,阻提高冷凝传热系数的角度看,脱落半径似乎越小因此决定壁面球冠形液滴开始凝聚的几何参量并非而好,但过小的脱落半径对应的接触角(>114时)临界半径而应为临界体积.为此本文求出了当接触又将使壁面球冠形液滴在冷凝过程中的化学势的减角111时对应的球冠形液滴的临界体积将最小.少量小于同曲率的球形液滴的化学势减少量,因而但液滴的冷凝过程是一个化学势不断变化的动态过前述的Brown凝并不能持续维持;同时,过小的脱落程,而化学势又是表征相变趋势的重要物理量,因半径对应的接触角由于与11
7、1相差太大,则相应的此,必须从开始冷凝到尔后继续凝聚长大直至脱落壁面液滴的临界体积也较大,因而导致壁面液滴不*湖南省教委基金(批准号:2900641)资助的课题.26物理学报51卷易凝结.上述三个互相制约的因素又都与接触角有众所周知,驱动汽液相变发生的动力为两相化关,这样,便为我们选择最优接触角提供了较为全面学势之差,-越大,则冷凝过程进行越快,由于的理论依据,根据我们的计算结果,对常见的蒸汽动在冷凝器中,液滴的冷凝过程实际上是一个液滴不力装置(工质为水蒸气),接触角当以1111
8、14为断长大的动态过程,因此我们不仅要注意液滴在冷宜,对其他工质(如R717(氨)和HCFCS(氟利昂)等凝过程中某些物理量的取值(如文献[7]的工作),而制冷剂),本文所用方法也同样适用,但由于这些工且更要注意尔后液滴长大直至脱落这一动态过程中质的热物性参量不同,最优接触角的选择范围也会液滴这些物理量特别是化学势随着液滴体有所不同.积增加而变化的规律,为此,有必要回顾一下文献[7]所导出的有关球形液滴和壁面球冠
