含添加剂雾滴蒸发速率的实验及数值模拟

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含添加剂雾滴蒸发速率的实验及数值模拟

ｗｒｕｄｌｗｒｔａａｆｐｒｔｒａｉｅｕｆｅｔｍｐｒｔｒ．ＡｉｌｖｐｒｔｎｍｏｅｓｅｅｏｅｏｉｔｒｅｆｎｏｅｎｔｔｕｅｗａｅａｇｖｎｓｒａｅｅａｕｅｏｈｈｏｔｃｅｓｍｐｅｅａａｉｄｌｏｏＷａｄｖｌｐｄｔｅ — ｎｐｔｔｅｅｐｒｎｅｓｌ，ｈｉｌａｙｉａｒｅｕｌｔｖｌｉｒｎｆｅｅｐｒｍｅｔｌｄｔ．ｅｈｒｘｅｍｅｔｄｒｕｔｔｅｓｉｅｓｍｐｅａｌｓｓｇｅｓｑａｉｉｅｙｗｔｔｄｏｘｅｎａｔｈｅｈｔｉｎａａａ
ｏｔｓｉｍｃｔｔｄｓｄｕｉｄｄｓｅｔｅｙｗｒｓｄｉｈｘｅｍｅｔ．Ｓｒｃｅｅａｕｅｓｄｉｅｅｐｒ－ｆａｓｏｐｕａｅａｅａｏｉｍｏｉｅｒｐｃｉｌｅｅｕｅｎｔｅｅｐｒｎｓｕｆｅｔｍｐｒｔｒｓｕｅｔｘｅｉｎｅｖｉａｎｈ
添加剂的纯水慢．此基础上，在建立了单个半球雾滴的传热传质蒸发模型并进行了数值模拟，在定性上与实验结果
相一致．
关键词：添加剂；细水雾雾滴；蒸发速率；数值模拟中图分类号：Ｘ３９２文献标志码：Ａ文章编号：０６８４（０６０－２７０１０ —７０２０）２０１－４
摘
要：为揭示含添加剂细水雾灭火机理和评价其灭火有效性，首先建立了抛光金属热表面雾滴蒸发实验台，选

液体蒸发的数值模拟

液体蒸发的数值模拟
蔡玉强;李亚丛
【期刊名称】《华北理工大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2017(039)003
【摘要】基于fluent多相流混合模型,结合自定义函数（UDF）对水箱内部水的蒸发过程进行模拟分析,得出不同加热时刻的温度场、压力场、速度场和蒸汽体积分布,从而清楚地了解容器内的相变程度;分析当加热时间相同时,不同加热温度对沸腾情况的影响,便于更加经济有效地控制加热温度。

结果表明,该方法能够快速准确地
模拟液体的相变过程,并可反映相变程度,从而缩短相关容器设计、性能改进的周期。

【总页数】6页(P99-104)
【作者】蔡玉强;李亚丛
【作者单位】华北理工大学机械工程学院,河北唐山063210;华北理工大学机械工
程学院,河北唐山063210
【正文语种】中文
【中图分类】TQ026.4
【相关文献】
1.水平管降膜蒸发器管外液体流动数值模拟 [J], 宋小曼;杨丽;王伟洁
2.隧道内甲醇液体蒸发及蒸气扩散规律数值模拟分析 [J], 陈长坤;王玮玉;刘晅亚
3.液体蒸发的数值模拟 [J], 蔡玉强;李亚丛
4.水平滴形管降膜蒸发器管外液体流动数值模拟 [J], 王伟洁;杨丽;冀哲
5.隧道内障碍物对可燃液体蒸发特性影响的数值模拟研究 [J], 刘连冲
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含NaCl添加剂细水雾灭火的实验研究

西安科技大学硕士学位论文含NaCl添加剂细水雾灭火的实验研究姓名：陈桢申请学位级别：硕士专业：安全技术及工程指导教师：张俭让20070106西安科技大学硕士学住论文图３．２喷头示意图３．２细水雾雾场特性实验测试装置实验中采用ＬＤＶ／ＡＰＶ系统对细水雾雾场的冷态特性进行实验测试。

三维ＬＤＶ／ＡＰＶ系统的典型装置如图３．３所示【２引，由氩离子激光光源、光纤传输光路、接收光路、信号处理器、以计算机为中心的测控与流场测试数据分析系统和智能化三维坐标架位移机构等六部分组成。

示敞■甘’地曩鼍瘴托图３．３三维ＬＤＶ／ＡＰＶ系统激光多普勒测速技术即指以激光作为光源，应用多普勒效应测量流体流动速度的一种实验测试技术，基于该技术的测量仪器通常被称为激光多普勒测速仪（ＬａｓｅｒＤｏｐｐｌｅｒＶｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ，ＬＤＶ），又称为激光多普勒风速计（ＬａｓｅｒＤｏｐｐｌｅｒＡｎｅｍｏｍｅｔｅｒ，ＬＤＡ）。

自适应相位多普勒测速仪（ＡｄａｐｔｉｖｅＰｈａｓｅＶｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ，ＡＰＶ）系统基于多普勒频移和多普勒相位差原理，可以自适应地进行微粒的大小及速度测量【２９】。

光路设计和测量工作则由实验室老师协助完成。

实验测量中选择了在距离雾滴出口４０厘米的水平平面作为测量平面，这个位置也是细水雾与火焰基部相互作用的位置；水压为０．７ＭＰａ。

之所以选择这种距离及水压，是因为通过查阅前人的研究资料发现，热态灭火实验时在喷头距离油盘上表面４０ｃｍ，４含ＮａＣＩ添加剂细水雾灭火有效性模拟实验图４．２不同热电偶测出的温度与时间的关系图４．３第三根热电偶测出的温度与时间的关系２１西安科技大学硕士学位论文４．２实验数据４．２．１改变实验工况对灭火时间的影响图４，４不同ＮａＣＩ浓度下灭火时间与喷头压力的关系图４．５不同ＮａＣＩ浓度下灭火时间与油盘尺寸的关系西安科技大学硕士学位论文∞一互仁亡＜譬Ｏ２４Ｂ８１０Ｎａｃｌ腰；ｌＩｆ｛分浓Ｊ韭（％）涮Ｉ蕊Ｒ、ｊ为２ｊ×２５ｃ＝Ｉ，讷丰Ｉｌｆ火图４．８不同压力下灭火时间与ＮａＣＩ浓度的关系Array１：枘｛＾火２：柴汕火｝ｆ｝ｊ错，《，Ｊ为２３ｘ２３ｅ１．ｊ＾力为值二Ｉ舻ａ图４．９酒精火与柴油火灭火时间的比较４合ＮａＣＩ添加剂细水雾灭火有效性模拟实验４．２．２热场结构图从热像仪所记录的火焰的热场结构图‘竭的变化情况，也可以看出细水雾中加入添加剂后抑制火焰的作用更强一些。

al2o3纳米流体液滴蒸发特性的数值模拟研究

JIN Ming, HU Dinghua, LI Qiang, FAN Desong
(MIIT Key Laboratory of Thermal Control of Electronic Equipment, Nanjing University of Science and Technology,
(ALE) captures the gas-liquid motion interface. Based on the proposed model, the effects of Marangoni flow,
substrate temperature and initial particle concentration on the evaporation of alumina nanofluid droplet were
studied. The results showed that the gas-liquid interface temperature distribution and evaporationrate can be
affected by Marangoni flow. The evaporation rate increases with the increase of the initial concentration of
关键词：纳米流体；氧化铝；蒸发；数值模拟；颗粒浓度
中图分类号：TQ 026.4
文献标志码：A
文章编号： 0438-1157 （2019） 11-4199-08
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Simulation of sessile nanofluid droplet evaporation character

热解炉内尿素溶液雾化分解的数值模拟

热解炉内尿素溶液雾化分解的数值模拟热解炉内尿素溶液雾化分解的数值模拟周子鹏，赵红霞，韩吉田**(山东大学能源与动力工程学院制冷与低温工程系，济南 250061)510 15 20 25 30 35 40摘要:基于 FLUENT 平台，对热解炉内尿素溶液雾化、液滴与烟气的混合过程进行了数值模拟研究。

模拟结果表明，在溶液流量一定的前提下，液滴喷射速度的增大可以加速液滴蒸发，增大液滴的有效贯穿距离，有利于不同气体组分的混合，但是强烈的扩散降低了反应物浓度不利于化学反应的进行，产生的回流抑制了氨气向出口的流动;液滴粒径的增大可以延长蒸发时间但降低了蒸发速率。

随液滴粒径的增大，液滴穿透距离增大，液滴轨迹延长至反应区域中心，增强了混合的均匀性，但是蒸发速率的降低延缓了化学反应的进行，降低了氨气的产量。

关键词:尿素溶液;雾化;热解;数值模拟中图分类号:X701The simulation on atomization and pyrolysis of urea solutionin pyrolyzing furnaceZHOU Zipeng, ZHAO Hongxia, HAN JitianDepartment of Refrigeration and Cryogenics, School of Power and Energy, Shandong University,JiNan 250061Abstract: In this paper the simulation on the process of urea solutionspray and droplet-gas mixingin pyrolysis furnace is carried out based on FLUENT platform.The simulation results show thatwhen the the solution flow retains a certain value, the increase of liquid injection speed canaccelerate the droplet evaporation, increases the spray droplet effective penetration distance and behelpful for the mixting of different gas composition. But strong diffusion reduces the reactantconcentration and suppress the chemical reaction. The backflow resulted from the diffusion stopsthe ammonia from flowing to the outlet. The increase of the droplet size can extend theevaporation time but decrease the evaproation rate. Along with the increase of the droplet size, thepenetration distance increases so that the droplet track extend to the reaction regional center,which enhances the mixed uniformity. However, the reduction of evaporation rate delays thechemical reaction and reduce the ammonia output.Keywords: urea soltion; atomzation; pyrolysis; simulation0 引言NOx 排放日益成为一个迫切需要解决的社会问题。

隧道内甲醇液体蒸发及蒸气扩散规律数值模拟分析

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｏｌｌｉｑｕｉｄａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｌａｗｓｏｆｍｅｔｈａｎｏｌｖａｐｏｒｉｎｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｅＣＦＤｍｅｔｈｏｄｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｓｏｆｍｅｔｈａｎｏｌｖａｐｏｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｔｕｎｎｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｏｌｖａｐｏｒｃｏｕｌｄｂｅｆｏｕｎｄａｔｔｈｅｂｏｔｔｏｍａｎｄｂｏｔｈｓｉｄｅｓｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅａｓｗｅｌｌａｓｏｖｅｒｔｈｅｓｈａｌｌｏｗｌｉｑｕｉｄｐｏｏｌ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｖａｐｏｒｈａｄａｃｅｒｔａｉｎｒｅｇｕｌａｒｉｔｙｗｉｔｈｔｈｅｏｂｖｉｏｕｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｓｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｅｔｈａｎｏｌｖａｐｏｒｍａｉｎｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅａｎｄｌｏｗｅｒｐａｒｔｓｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅｓｐａｃｅｂｅｌｏｗｔｈｅｈｅｉｇｈｔｏｆ１ｍｆｒｏｍｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅ．Ｔｈｅａｒｅａｗｈｅｒｅｔｈｅｍｅｔｈａｎｏｌｖａｐｏｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｓｃｌｏｓｅｔｏｏｒｅｘｃｅｅｄｓｔｈｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎｌｉｍｉｔｍｉｇｈｔａｐｐｅａｒｏｖｅｒｔｈｅｌｅａｋａｇｅｓｏｕｒｃｅ，ａｔｔｈｅｂｏｔｔｏｍａｎｄｂｏｔｈｓｉｄｅｓｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅ．Ｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｖａｐｏｒａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｐｐｅａｒｅｄａｔｔｈｅｂｏｔｔｏｍａｎｄｌｏｗｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｂｏｔｈｓｉｄｅｓｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｉｎｔｈｅｔｕｎｎｅｌ，ａｎｄｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｈｉｎｄｅｒｅｄｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｏｌｖａｐｏｒｔｏｔｈｅｔｕｎｎｅｌｅｎｔｒａｎｃｅａｔｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｓｉｄｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｆｅｔｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｔｕｎｎｅｌ；ｍｅｔｈａｎｏｌ；ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ；ｖａｐｏｒｄｉｆｆｕｓｉｏｎ还存在其蒸气的扩散。国内外学者针对危化品的泄漏蒸发及蒸气扩散进行了大量研究，较为著名的实验研究包括由美国能源部组织的历时６年的Ｂｕｒｒｏ实验、由英国ＨＳＥ组织的ＴｈｏｒｎｅｙＩｓｌａｎｄ实验、Ｓｈｅｌｌ泄放实验等

金属材料表面液滴蒸发过程的数值模拟研究

金属材料表面液滴蒸发过程的数值模拟研究当我们在金属物体表面放置一滴液体时，这个过程看起来可能简单，但其实液滴蒸发是一个复杂而又重要的过程。

在工程领域里，液滴蒸发是很常见的现象，它直接决定着微型加热器、电子器件、涂料和化妆品等多种产品的性能和质量。

因此，我们需要通过数值模拟研究来深入了解液滴蒸发的物理过程和特性。

液滴蒸发是包含质量传输、热传输、化学反应等多个物理特性的复杂过程。

理解液滴蒸发过程涉及许多复杂的物理学概念，例如相变、热对流、质量扩散和运动方程等等，需要建立适当的数学模型来模拟这些复杂的物理过程。

在数值模拟中，我们采用计算流体动力学（CFD）和计算传热学（CTD）来研究液滴的蒸发过程。

其中，CFD模拟主要是考虑了形态变化和流动场的影响，而CTD模拟主要是研究温度场及对液滴的蒸发过程的贡献。

这两种模拟方法均可以通过计算微小的时间和空间区间内的液滴的质量和热量变化来描述蒸发过程。

通过对颗粒散点追踪法和质量守恒公式的运用，研究人员可以跟踪液滴的大小、温度以及液滴内部的流场分布，并得到完整的液滴运动轨迹。

此外，人们使用方法还包括根据能量、物质和动量守恒定律所建立的分析模型。

这些模型和公式可以套用于较为简单的情况下的分析与计算。

许多数值模拟研究表明，液滴蒸发过程受到许多因素的影响，例如环境温度、气体流动、表面潜热、表面形态变化以及本身液滴的性质等等。

因此，在实际应用中，为了更准确地描述液滴蒸发过程，除了数值模拟外，还需要实验室的实际测定。

通过结合数值计算和实验测定的方法，我们可以更深入的了解液滴的蒸发过程，从而增强我们对微型加热器、电子器件、涂料和化妆品等产品的理解和优化。

最后，需要注意的是，液滴蒸发是一个复杂而又重要的过程，在实际应用过程中需要密切结合实验与理论的研究，以便获得更具可靠性的实际结果。

未来，我们仍需持续不断地完善液滴蒸发数值模拟的相关理论和技术体系，为技术的进一步发展和应用提供有力支撑。

急冷塔内喷雾蒸发过程的数值模拟

ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｔｕｄｙｏｎＳｐｒａｙＥｖａｐｏｒａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎＱｕｅｎｃｈＴｏｗｅｒ
ＺＨＡＮＳｈｉｗｅｉ，ＹＵＢｉｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１８００，Ｃｈｉｎａ）
㊀
第３５卷第６期２０１７年１２月
㊀
轻工机械ＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙ
㊀
Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．６㊀环保·安全］
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５２８９５．２０１７．０６．０１９
急冷塔内喷雾蒸发过程的数值模拟
詹仕巍，虞㊀斌
（南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京㊀２１１８１６）
摘㊀要：针对废弃物焚烧时高温烟气在降温过程中二英的再生成问题，建立了高温烟气与雾化液滴两相流动及两相之间传质传热的数学模型，并以此为基础，利用计算流体力学（ＣＦＤ）方法对急冷塔内雾化液滴的蒸发过程进行了数值模拟，研究了入口烟气温度、液滴初始粒径、初始温度及喷射速度对液滴群蒸发的影响。模拟结果表明：液滴蒸发经过非稳态和稳态过程，在稳态阶段液滴平衡温度受入口烟气温度的影响较大且随着烟气温度升高而增大；液滴群的完全蒸发时间随着烟气温度的升高而缩短且随着颗粒初始粒径的增大而延长；液滴群完全蒸发时间与液滴初始温度及喷射速度基本无关；初始粒径在１５０μ ｍ以下能保证在１ｓ内冷却烟气至２００ħ。该结果可为急冷塔系统设计及运行提供参考。关㊀键㊀词：急冷塔；高温烟气；两相流；计算流体力学（ＣＦＤ）；平衡温度中图分类号：Ｘ７０１．７㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００５２８９５（２０１７）０６００８７０６

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细水雾雾滴在几何尺寸为５ｘｘｃｃ３０５ｍｃ．ｍｍ的抛光不锈钢表面上进行蒸发，不锈钢固定在表面积
相同、厚度为１２ｃ．５ｍ镀镍铜块上，镍铜块用来加热镀
图２皿滴抽击热衷面后剖面图
不锈钢，并通过温控器将表面温度保持在５－０ ℃ ，０１０
ａｄｔｅｗｔｄｏｌ；ｐｒｉｎｍｅｃｌｕａｏｄｉｖ；ｅｒｐｔｅａｏａｏｕｂｒａｓｌｎｉａｒｅｖｔｎ；ｉｉｔｍｉ
世界各国对细水雾灭火技术开展了广泛、深人的研究，并取得了一系列重要成果［常规细水雾灭火１１－３技术属于抑制、熄灭火灾的物理方法，因此在某些特殊火灾场所的应用存在不足［．［研究人员发现，４］常规细水雾灭火技术难以有效扑灭位于障碍物保护下的火焰；对于通风良好的空间，由于雾滴大量损失，降低了常规细水雾的灭火有效性；环境温度低于０当 ℃时，水会结成冰，限制了低温情况下细水雾的应用．因此，进一步提高常规细水雾的灭火有效性、发展清洁、效的高
误差控制在１℃以内．每次实验通过触发雾滴发生器
雾滴撞击到热表面上后，大的展开直径可以由最
经公计［，验式算［即７）
产生一滴雾滴撞击距喷嘴下方６５．ｃｍ的热表面，细水雾雾滴的蒸发过程都用ＣＤ摄象机进行记录，Ｃ然后对图像一幅一幅进行分析，可以精确得到雾滴的蒸发时
１０年６０６月
刘江虹等；添加剂雾滴蒸发速率的实验及数值模拟含
Ｒ６４卜３。ＨＤ十＿二（＿‘ Ｈ
（３）
加，平均蒸发速率呈下降趋势．
（－』．严０１）￣瓣月瑕飨
细水雾施放后，由于细水雾中小雾滴的动量一般
甚金项目：国家自然科学基金资助项目（０２０５；５３３０）国家重点基础研究发展ｉ划（７）９３资助项目（０１０６９２０Ｃ４９０）安徽省人才开发基金资助３；
项目（０３，１）２０７９．０
ｐｔｅｅｍｎｄｌ，ｉｐａｌｉａｒｓｌｔｅｗｈｄｈｅｅｍｎｌ．ｅｈｐｉｅｅｔｈｍｅｓｇｕｉｖｙｒｆｐｉａａｒｔｘｒｅｔｒｕｓｔｓｌｎｙｓｅｑａｔｉｌｉｔｎｏｔｘｒｅｔｄａｅｓｅａｅａｔｅｅｔ
Ａｓａ；ｅｅｍｎｌｙｔｅａｒｉｏａｌｗｔｄｐｔａｉａａｉｅｈｔ，ｓｄｂｒｃＡｘｒｅａｓｄｏｈｖｏｔｎｓａａｒｌｃｔｎｇｄｔｏａｅｐｈｔｔｎｉｔｔｎｐａｏｆｌｒｅｏｉｎｎｉｎｅｄｏｅｐｕｅｍｅｏｎｄｖａｉｌ
（）１相对于雾滴在加热表面上的蒸发时间，雾滴
获得最大展开直径的时间较短，可忽略；（）蒸发过程中雾滴维持初始最大展开直径，２只有Ｈ是时间的函数（图２；见）
均匀的细水雾雾滴，雾滴直径控制在。３．ｍｍ到。６．ｍｍ之间，观察雾滴在热金属表面的蒸发过程，揭示含
第１卷第３２期
２０６年６月０
燃烧科学与技术ＪｕｎｌＣｍｂｓｉＳｉｃａｄｃｎｌｇｏｒａｏｏｕｔｎｅｅＴｈｏｏｙｆｏｃｎｎｅ
Ｖ．ｏ．Ｎ．Ｊ３ｕ１－ｎ１２
２阳６ｔ
含添加剂雾滴蒸发速率的实验及数值模拟
撞击速度为（２）ｓ通过测量初始雾滴的溶液７ｔｃ／．２ｍ密度、雾滴直径和溶质浓度，可以计算出单个雾滴中的
初始含水量，利用初始含水量除以雾滴的蒸发时间，就可得到单个雾滴的平均蒸发速率．
６Ｄ＋ｒｗ４Ｈ一ＤＨ＿？（Ｚ）６０３
（２）
一旦Ｈ决定了，球冠的曲率半径Ｒ可由式（）３获得１８１
（．ＫＬｏａｒｏｉＳｅｅＵｖｍｔｆｅｅＴｃｎｌｙｏｈｎＨｅ３０６，ｎ；ｔｅｙｂｒｏＦｉｃ，ｉｅｉｏＳｉｃａｄｈｏｇＣｉ，ｆ２０２Ｃｉａ１Ｓａｅａｔｆｃｎｔｙｅｒｎｙｃｎｎｅｏｆａｅｉｈ２Ｎｔｎｌｃｒｔｎｄｔｎｂｒｔ，ｉｒｔｏＳｉｃａｄｃｎｌＣｉａＨｆｉ０６Ｃｉ）．ｉａＳｎｈｒＲｉｉＬｏｏＵｖｓｙｃｎｅＴｈｏｏｏｈ，ｅ２０２，ｎａｏｙｏｏａａｏａａｒｎｅｉｆｅｙｎｅｙｇｆｎｅ３ｈａ
用分别含３％６％０，质量分数的醋酸钾添加剂的水溶液和含３％６溉００，质量分数的碘化钠添加剂的水溶液作为研究０介质，通过压电陶瓷雾滴发生器产生均匀的细水雾雾滴，观察雾滴在热金属表面的蒸发过程，实验过程中金属表面
的温度控制在５１０℃．０－０研究表明，给定的温度条件下，在含醋酸钾和碘化钠的水溶液的平均燕发速率要比不含
刘江虹，黄鑫‘ 潘文辉，，，２廖光煊，
（．科学技术大学火灾科学国家重点实验室，１中国合肥２０２；３０６
２中国科学技术大学国家同步辐射实验室，．合肥２０２）３０６摘要：为揭示含添加剂细水雾灭火机理和评价其灭火有效性，首先建立了抛光金属热表面雾滴蒸发实验台，选
作者简介：刘江虹（９１“一
）男可博土，ｈｕｃｅｕ二ｌ＠．・ｉｓｄｔ
・２８・１
燃
烧
科
学
与
技
术
第１卷第３期２
很小，它们会被上升的火焰羽流带，走绝大多数的小雾
滴不大可能到达火苗的根部，而出现在周围温度相对
较低的环境里，从而减慢了雾滴的蒸发速度［．］ ’ 这些
收稿日期：０５０－５２０－８０
含添加剂细水雾灭火技术成为当今国际火灾科学前沿
的而含添加剂细水雾是以水为载体，通过添加超高效化学类灭火介质，利用水的物理灭火机制和添加剂的化学灭火机制共同作用来抑制、熄灭火灾．适当的添加剂不但可以解决水的冰点问题，且还能增强灭火效果，而扩展其应用范围，
圈１实验装里示意
果，加剂加人会影响雾滴的但添蒸发过程，如降低雾滴
的蒸气压以及传质驱动力，提高溶液的沸点，改变水的
２理论分析
雾滴撞击受热表面后迅速展开，变成扁球形，如图２所示．雾滴和加热表面之间的热量传递决定了雾滴的蒸发速率，笔者建立了在加热表面上含有添加剂的雾滴蒸发模型，用于预测雾滴的蒸发速率并和实验结果进行比较．为便于推导，以下假设：进行
间．采用频闪照相机记录雾滴离开发生器的形态，撞击热表面前的直径和平均撞击速度，验时雾滴的平均实
擎＝６Ｒ｝。１Ｗ）（州ｅｅ＂Ｕｏ
击前后质量守衡来计算雾滴瞬时球冠高度Ｈ．
（）１
式中：￣为碰Ｄ撞后液滴最大展开直径，；ｃＤ为初始ｍｏ液滴直径，；ＷｂｒＲ为Ｒｙｏｓ按撞ｃＷ为ｅｅ数；ｅｅｌ数．ｍｅｎｄ
ＥａｏａｏｏａｌＷａｅＤｏｌＣｎａｉＡｄｔｅｖｐｒｔｎＳｌｔｒｐｅｏｔｎｎｄｉｖｉｆｍａｒｔｉｇｉ
ＬＪｇｏ＇ＨＡＧ＇ＰＮ－ｉＬＯｎｘｎ，ＡＷｎｕ，Ｇａ－ａＩｉ－ｎ，ＵＮＸＵｈｇａｎｉｎｅｈｒＩｕｇｕ＇Ａ
添加剂细水雾在加热表面上的蒸发特性．在此基础上
建立单个半球雾滴的传热传质蒸发模型并进行数值计
算。将实验结果与计算结果进行比较分析．
（）３加热表面无限热容；（）４蒸气与液体界面之间主要是分子扩散；（）５蒸发过程中液滴内溶解盐的瞬时浓度径向均
其他物理特性等．此外，水蒸发以残留的固后，体溶质会继续留在热表面上，不会参与灭火过程．因此研究含
添加剂的细水雾雾滴的蒸发过程有助于揭示含添加剂细水雾的灭火机理．
笔者选用分别含３％６％０，质量分数的醋酸钾添加０
剂的水溶液和含３％６％０，０质量分数的碘化钠添加剂的水溶液作为研究介质，过压电陶瓷雾滴发生器产生通
小雾滴撞击在火焰范围之外的表面上，或者撞击在火
场中的障碍物上，最终会在这些热表面上进行蒸发，它
们一方面通过表面冷却来降低火焰的传播速率，另一
方面通过火焰卷吸雾滴蒸发产生的水蒸气，发挥间接的灭火作用．当只有少量的雾滴穿过热羽流到达火焰
的根部时，离火焰区的雾滴蒸发过程将对灭火起到偏关键作用．在细水雾中加人添加剂会提高它的灭火效
ｓｉｌｓｓｅｓｒｃｗｓｆｒｅ．ｕｏｓａｒｔｎｇ０ｅｈｐｒｎａｅａｄ％ｅｈｐｒｅｔｇ）ｔｎｅ－ｅｌａｅｐｒｍｄＳｌｉｏｗｔｃｎａｉ３％（ｉｔｃｔ）６（ｉｔｃｎａｅａｓｔｕｆａｅｏｏｔｎｆｅｏｉｎ０ｗｇｅｅｇｎ０ｗｇｅｏｐｔｓｍｅａａｄｉｍｉｅｐｃｖｌｗｒｕｅｉｔｅｅｉｅｔＳｒｃｔｍｅｔｅｕｅｉｔｅｅ－ｆａｉａｔｅｓｄｕｉｄｒｓｅｔｅｙｅｄｈｅｐｒｎ．ｆｅｐｒｕｓｄｈｍｐｒｏｓｕｃｔｎｏｏｄｅｉｅｓｎｘｍｓｕａｅａｒｓｎｉｍｅｔｒｎｅｆｍｎｓｇｄ５ａｏｒ０℃ ｔ１０℃．Ｔｅｒｅｐｒｏｒｔｓｔｅａｓｍｅｔａｄｄｍｄｄｓｕｏｓｏ０ｈａｅａｅａｏａｎｅｆｈｐｔｉａｔｅｓｉｉｉｏｔｎｖｇｖｉｔａｏｒｏｓｕｃａｎｏｕｏｅｉｌｗｒｆｎｌｅｔａｔａｏｐｒｗｔａａｅｓｒｃｔｅｔｅＡｌｅａｏｔｎｄｌｄｖｌｐｄｉｔ－ｅｏｄｒｎｔｕｅｅｔｉｎｆｅｒｕ．ｓｅｐｒｉｍｅ￣ｅｅｅｔｎｒｅｕｏｗｈｈｆａｒｇｖｕａｅａｒｍｐｉｍｐｖａｏｏｏｏｅ