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文档简介

1、把细水雾中的一个小水滴在灭火过程中简化成一个液滴在高温环境中的蒸发过程。因为是简化成一个数学模型，所以要对复杂的过程做一些假设：1 小液滴处于静止状态，只有斯蒂芬流2 忽略高温堆液滴的辐射和离解3 把蒸发过程看成一个准定常过程这里介绍下斯蒂芬流：在液体或固体燃料燃烧过程中，气体与燃料的接触存在相界面（异相反应），燃料加热气化或燃烧过程中的气体为多组分气体，这些气体在燃料界面附近产生浓度梯度，形成各组分相互扩散的物质流，只要在相界面上存在物理或化学变化（如蒸发或燃烧过程），而且这种变化在不断产生或消耗物质流，这种物理或化学变化过程与气体组分的扩散过程的综合作用下，在相界面法线方向产生一股与扩散物

2、质流有关的总质量流，是一股宏观物质流动。由假设的条件可知，水滴的蒸发主要由通过扩散和斯蒂芬流完成。写出相分界面上水滴的质量连续方程。 11 2式中，1为扩散项，2为斯蒂芬流项 水滴蒸发速率 D扩散系数不同界面上的质量连续方程为 2相分界面上空气的质量连续方程 3不同界面上的空气质量连续方程为 4 2+4式得到 5将5式代入2式得到 6边界条件： 积分得： 7式中，假设小水滴的直径为d，经过的时间后直径减小 87式与8式联立得到 9对9式从到积分 10 以上分析是建立在液体和高温环境没有相对运动的基础上，而在实际的灭火过程中，水滴和高温烟气之间是有相对运动的，由此造成的对流传热不可忽视。由此，引

3、入“折算薄膜”的概念把对流传热转化成与其相等的导热和扩散问题。解得“折算薄膜”的半径令得到 11将6式的边界条件改为 在新的边界条件下积分得到 12将11式代入12式得到 13将式13与式8联立得到 14对式14从到积分得到 15写出边界上的能量方程： 16在16式两边乘以 17在边界上还有： 18式中，气化潜热对17式由到积分得到 19将18式代入19式得到 20对20式从到积分 21 77式与21式相比得到 2221式中,一般情况下刘易斯数等于1，由此可知 23将23式代入14式可以得到小液滴蒸发完所用的时间式中，=2.055下面计算下速度为25m/s的100微米的水滴在1373K的环境中从开始蒸发到完全蒸发完的时间。=4.4e-4当液滴速度为25m/s时，在环境温度为2173K时，液滴初始直径分别为100，200，500时的直径变化如下面三个图当液滴速度为25m/s时，在环境温度为1573K时，液滴初始直径分别为100，200，500时的直径变化如下面三个图当液滴速

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