真空环境液体闪蒸射流实验研究

本文实验研究了蒸馏水经内径0.226 mm、长度16.5 mm薄壁不锈钢直管向真空环境排放时形成的液体闪蒸射流现象.实验观察到3种射流形态。在液体初始温度低于背压所对应的饱和温度时,液体不会发生闪蒸,液体射流喷出后保持完整;反之,液体表面蒸发会导致液体射流核周围出现不规则蒸发波,射流破碎散落;进一步降低背压,会使得射流一出喷口即快速破碎形成扩张角大于90°的雾状射流。射流流量在背压低于某个临界数值时出现壅塞现象,即流量不再随背压降低而增加,表现出强烈的可压缩流动特征。

真空环境液体排放过程的热动力学研究

实验研究了真空环境液体排放过程(特别是出口射流)的热动力学特征,分析了3种不同射流形态(连续液体射流、部分闪蒸射流和完全闪蒸射流)间的转换条件,发现基于气泡生长机制的Cleary模型低估了闪蒸所需过热度,较早预测了闪蒸射流的发生;而基于核化机制的Lamanna模型会高估闪蒸所需化学势差,预测的闪蒸发生晚于实验观测结果。闪蒸引起的流量壅塞效应对真空液体排放流量的影响依赖于初始过冷比RP,0=P_0/P_(sat)(T_0),除非初始过冷比远大于1,一般需要考虑闪蒸引起的实际排放流量变化,即明显低于不可压理论的估算结果。