高溫顆粒在冷卻劑中運動阻力特性的實驗與理論研究.pdf

1、本文對現(xiàn)有的高溫顆粒與冷卻劑相互作用的實驗裝置進行了改進，運用高速攝像技術記錄了單個或多個高溫鋼球和二氧化鋯小球穿過液面及在液面下運動的整個過程。通過實驗觀察，發(fā)現(xiàn)在高溫小球下落冷液的過程中，由于小球周圍冷卻劑的快速蒸發(fā)使得高溫小球周圍包覆著一層很薄的蒸汽膜，并在小球的后面跟隨較長的氣泡尾流。 實驗數(shù)據(jù)的結果表明，由于小球周圍液體的快速蒸發(fā)形成的向上的阻力會阻礙小球的運動，高溫小球在冷液中的下落速度明顯低于常溫小球在冷液中的下落

2、速度。這一結果從實驗的角度驗證了高溫小球穿過液面時蒸發(fā)拖曳力模型的正確性。 通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，小球溫度、小球直徑以及冷液的過冷度是影響高溫小球在液面下運動特性的重要因素。在其他條件相同的情況下，小球溫度越高、直徑越小、冷液的過冷度越小，高溫小球在冷卻劑中相同位置的運動速度會越小，并且其能夠接近的相對穩(wěn)定速度也越小。 為了研究高溫小球相互作用的影響，進行了多個高溫小球下落到冷液中的實驗研究。實驗結果表明，多個高溫小球在液面

3、下的運動規(guī)律與單個高溫小球時的情形相似，但多個高溫小球在液面下運動時，前面小球后跟隨的汽泡會與后面的小球發(fā)生碰撞和擾動，在一定程度上對高溫小球的運動產(chǎn)生了一定的影響。但由于本文實驗條件的限制，實驗過程中每次釋放的高溫小球個數(shù)不是很多，這種影響并不明顯。 本文基于Yang(1996)提出的高溫小球在液面下運動時的蒸發(fā)阻力模型，分析并整理現(xiàn)有的實驗數(shù)據(jù)，提出了高溫小球在冷卻劑中運動時的半經(jīng)驗半理論運動阻力模型，并得到了高溫小球在冷卻