油中水滴真空蒸发动态特性分析

油中水滴真空蒸发动态特性分析为了获取油液真空蒸发脱水的动态特性，采用假想薄膜理论，考虑了Stefan流、水滴瞬态加热等因素，建立了油中水滴的蒸发过程的质量守恒、能量守恒方程以及水滴运动的耦合方程；分析了油液真空蒸发脱水这一复杂的耦合过程中油中水滴表面蒸发特性，水滴在油中的传质、传热效能及其影响因素；结果说明油液环境介质利于水滴与环境的传热，且真空度对水滴蒸发的效能具有较大的影响，对深入研究真空滤油机的油水分离机理奠定前期根底。

油中混入一定量的水分后，会使油液乳化，降低油液的理化性能；采用低温加热，蒸发，不破坏油中的有效成分，防止油品的老化，能有效地解决这些问题。目前常常采用真空减压处理的方法去除油液中的水分，真空滤油机是典型的真空除水处理的设备。真空滤油机脱水过程中其内部流场十分复杂，涉及油、水、蒸汽三相流动、传热、传质等多种作用的耦合。对于这种复杂的微观流场建模，通常只考虑小雷诺数的单液滴受到连续相的拖曳力、对流热交换、传质效能情况下的控制方程，直接对每一个液滴开展数值仿真，或对统计学上的液滴群开展两相湍流建模。Studer等对蒸发过程中的热量传递开展了分析，首次考虑了液体主体与表面层之间的热量传递.除了通过实验分析得出的经验和半经验模型以外，Brighton、Kunsch、Boyadjiev等还根据扩散理论、边界层理论对蒸发过程开展了研究，建立了描述蒸发过程的偏微分方程。

Martynenko研究了非平衡蒸发的不可逆热力学现象，说明环境温度对蒸发过程产生明显的影响，并得到了实验验证。Dombrovsky提出了一个基于液滴内部近似抛物线上升的温度情况下的非等温液滴蒸发简化模型，此模型考虑了液滴内部的瞬态升温过程的d2蒸发方程，对内燃机的燃料液滴的蒸发和温度变化仿真结果说明此模型比常见的等温液滴模型更符合工程实际。Bellan分析了气体环境下各种不同型式的液滴蒸发模型，包括经典平衡蒸发和非平衡蒸发的Langmuir-Knudsen方程，认为所有模型在气流温度低于液滴的沸点时蒸发率很小，当气流温度超过液滴沸点后，不同模型获取的蒸发率就出现不同的差异；当液滴初始直径小于50Lm时非平衡蒸发过程作用比较明显，且随着气液相对速度的增加而增加。倪培永采用单液滴非平衡蒸发的数学物理模型，研究了静止环境中甲醇液滴的瞬态蒸发特性，获得了不同环境压力、环境温渡和液滴的初始温度条件下液滴半径和液滴温度的变化规律。卢江等对水滴的蒸发开展了理论分析和研究，并进一步讨论了蒸发时间与水滴直径、水滴速度以及介质温度之间的变化规律。刘乃玲建立了球对称的液滴在空气中蒸发时分子扩散的微分方程和液滴蒸发非稳态阶段的数学模型，并用迭代方法对该模型开展了数值求解，认为非稳态阶段的过程很短，液滴尺寸的变化很小。苏凌宇对突然置入气体环境中的运动液滴的非稳态蒸发过程开展了传热传质过程的理论分析，建立了初始瞬间液滴非稳态蒸发的数学模型,结果说明，在一定情况下，运动液滴突然置于气体环境中的初始瞬间，由于气液界面上与周围环境之间存在较大的浓度差，使得液滴在初始瞬间的蒸发速率很大，将会使气液界面的温度有所下降，这一温度的下降范围与液滴的初始温度、环境的初始温度以及液滴的运动速度有关。

可见，国内外学者在研究蒸发的传质、传热过程中，较多关注的是气体环境中液滴的平衡或非平衡蒸发问题，侧重于液滴的蒸发特性，或着眼于液滴的运动特性，对其运动与蒸发的相互影响方面研究得还不够深入。对于真空滤油机脱水过程这种复杂流场下，油水以一定初始温度、初始速度进入真空环境中，一边运动，一边蒸发，水滴速度在油流阻力作用下不断减小，其蒸发规律随时间不断变化，运动与蒸发相互影响，相互耦合，对这一复杂的耦合过程中油中水滴表面蒸发特性如何，水滴在