吊重法测蒸汽膜厚度(一)

经过分析对比,提出了用蒸汽膜对试样的上浮力计算蒸汽膜厚度的蒸汽膜厚度测量法。确定了适合的试样。选用电子吊秤测量吊重。以匀速冷却液和60SN基础油作为冷却介质。试验中用两部摄像机分别记录了试样表面状况和吊重变化。用试验结果计算出试样温度在600℃附近时,在匀速冷却液中蒸汽膜厚度为0.2 mm,而在60SN基础油中蒸汽膜厚度为0.1 mm。试验结果验证了蒸汽膜随试样温度降低而减薄的变化规律。确定了蒸汽膜厚度,诱导锥的最低高度和隔离堤的最大缝隙也就确定了下来。用测算出的蒸汽膜厚度值解释了淬火介质的冷却特性曲线上油性介质在蒸汽膜阶段的冷却速度比水性介质的约大一倍的原因。

高温壁面上静止液滴的Leidenfrost温度模型研究

本文以高温壁面上的静止液滴为研究对象,对其蒸发特性开展了理论研究。不同计算工况下得到的液滴蒸发过程中半径和蒸汽膜厚度变化与实验值吻合良好。结果表明随着壁面温度的降低,蒸汽膜厚度逐渐减小。结合表面粗糙度的影响,研究中提出了Leidenfrost温度的触发机制:当蒸汽膜厚度足够小时,会极易被加热表面的不平整突起贯穿,蒸汽膜的稳定性遭到破坏,从而导致液滴-壁面的直接接触,最终结束膜态沸腾状态。利用此模型预测的Leidenfrost温度与实验值吻合良好,并从理论角度解释了环境压力对Leidenfrost温度的影响机制。