液滴发生相变后,会变成一个气液两相共存的汽泡,我们将其称为泡滴。泡滴继续吸收热量,内部液相不断蒸发。随着蒸发率(蒸发的液相质量与泡滴总质量之比)的上升,其形状会发生较大的变化。按照泡滴中气相含量及其形状的不同,可将泡滴特性描述为:球形液滴、球状泡滴、大球气泡和帽状气泡,这一点在Raina的文章中也有所叙述 。
Mokhghanzaedeh-Delghan 对常压下气泡形状与蒸发率之间的关系进行了研究,指出:当液滴中蒸发量为0时,液滴还未发生相变;当蒸发率为0～0.1%时,泡滴的形状开始由球状变为扁球状;在10%左右变为帽状。
分散相液滴从连续相中吸收热量之后,不断地发生汽化。汽化后的液滴处于一种气液共存的状态,在文献 中将其称为两相泡(即泡滴)。随着泡滴内液相的蒸发,泡滴不断长大,因而泡滴与连续相之间的接触表面积(传热表面积)不断地发生改变;同时泡滴与连续相之间的密度差不断增大,泡滴的运动速度也随之发生较大的改变,因而泡滴与连续相之间的传热系数也在不断地变化。传热表面积和传热系数的同时改变使得有相变时的直接接触传热研究变得十分复杂。
对于在实际过程中瞬时传热表面积的变化,Pinde[8]进行了详细地研究。他指出分散相液滴在不互溶液体内蒸发的过程中,存在着3种传热表面:
1)泡滴中液相与连续相之间的接触表面;
2)泡滴内气相与连续相之间的接触表面;
3)泡滴内液相与气相之间的接触表面。
泡滴与连续相之间主要是通过1)类和2)类接触表面进行热量传递的。1)类和2)类表面是有区别的,在严格计算中,不应该将它们等同。由于瞬时传热表面积计算起来十分复杂,因此在瞬时传热系数的研究中,计算传热表面积时都作了简化:如Sideman 、Adams 和Simpson 等都是以泡滴的初始表面积为基础对瞬时传热系数进
行计算的;Sideman和Prakash等是以瞬时总传热表面积作为基础的;而Klipstain 则是以瞬时液相接触表面积为出发点的。一些研究者,如Klipstain、Prakash和Adams,认识到有相变发生的直接接触传热过程是一个很复杂的过程,因此企图从平均传热系数上对其进行简化研究。他们认为泡滴从开始蒸发到全部蒸发完毕的这段时间内,泡滴与连续相之间的传温差恒定不变,同时传热表面积按泡滴的初始表面积进行计算。
在直接接触传热中,分散相液滴与连续相之间的瞬时传热系数是不断变化的,它一般与连续相及分散相的物化性质、泡滴直径以及泡滴的运动速度等有关。
