高溫高壓環(huán)境下煤油液滴蒸發(fā)過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究

劉 松，聶萬(wàn)勝，蘇凌宇，石天一，劉 瑜

（中國(guó)人民解放軍裝備學(xué)院，北京101416）

高溫高壓環(huán)境下煤油液滴蒸發(fā)過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究

劉 松，聶萬(wàn)勝，蘇凌宇，石天一，劉 瑜

（中國(guó)人民解放軍裝備學(xué)院，北京101416）

應(yīng)用高速攝影系統(tǒng)和圖像處理技術(shù)研究了煤油液滴在溫度473～773 K、壓力1.0～4.0 MPa靜止氣體環(huán)境下的蒸發(fā)過(guò)程，得到了環(huán)境溫度與環(huán)境壓力對(duì)煤油液滴特性的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：環(huán)境溫度低于573 K時(shí)，煤油液滴蒸發(fā)D2曲線(xiàn)不符合d2定律；環(huán)境溫度高于673 K低于773 K時(shí)，液滴直徑變化與d2定律吻合。環(huán)境壓力對(duì)液滴蒸發(fā)的影響與環(huán)境溫度密切相關(guān)，環(huán)境溫度低于473 K時(shí)，隨著環(huán)境壓力的升高，液滴蒸發(fā)速率變慢；環(huán)境溫度高于673 K時(shí)，隨著環(huán)境壓力的升高液滴蒸發(fā)速率加快。

煤油液滴；蒸發(fā)特性；實(shí)驗(yàn)研究

0 引言

煤油作為動(dòng)力燃料燃燒釋放能量產(chǎn)生動(dòng)力，需要先后經(jīng)過(guò)霧化、蒸發(fā)、混合和燃燒等過(guò)程，其中蒸發(fā)過(guò)程主要以液滴形態(tài)進(jìn)行，因此研究煤油液滴的蒸發(fā)特性，對(duì)于分析燃燒過(guò)程有著重要的實(shí)際應(yīng)用意義。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)液滴蒸發(fā)過(guò)程已進(jìn)行全面的理論研究[1-5]，構(gòu)建了多種液滴蒸發(fā)模型，并通過(guò)模型分析了液滴蒸發(fā)特性。針對(duì)燃料液滴蒸發(fā)過(guò)程開(kāi)展了大量實(shí)驗(yàn)研究，國(guó)外Hiroyasu等人對(duì)丁烷與乙醇液滴進(jìn)行了高溫高壓下的蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)[6]，Ghassemi等人進(jìn)行了高溫高壓環(huán)境中的煤油液滴蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)[7]，取得了比較系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。國(guó)內(nèi)研究多集中于理論模型優(yōu)化、仿真計(jì)算方法改進(jìn)，對(duì)液滴蒸發(fā)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究較少。蘇凌宇對(duì)低壓環(huán)境中與壓力震蕩環(huán)境中的液滴蒸發(fā)進(jìn)行了分析[8]；馬力對(duì)高溫氣流中的液滴蒸發(fā)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究[9]；馬小康等對(duì)柴油、正丁醇及其混合燃料液滴在不同環(huán)境溫度中的蒸發(fā)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析[10]。可以看出，國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)多局限于低壓環(huán)境，對(duì)高溫高壓環(huán)境中液滴蒸發(fā)缺乏深入細(xì)致的研究。

本文利用搭建的高溫高壓液滴蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)RP-3航空煤油單液滴蒸發(fā)過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到了高溫高壓環(huán)境下煤油液滴蒸發(fā)過(guò)程特性，對(duì)于深入理解煤油燃料的燃燒過(guò)程具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)

1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖。實(shí)驗(yàn)原理為在同一高壓環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高、低溫實(shí)驗(yàn)區(qū)空間分離，讓液滴在低溫區(qū)形成，再通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)使形成的高溫區(qū)移動(dòng)，從而使液滴由低溫環(huán)境迅速進(jìn)入高溫環(huán)境，研究其蒸發(fā)特性。該方法能夠可靠地實(shí)現(xiàn)液滴生成與懸掛，并有效控制液滴初始狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)中采用Vision Research公司的Phantom 7.5高速攝影儀（拍攝幀頻可達(dá)160 000 pps），通過(guò)光學(xué)觀測(cè)窗口對(duì)液滴的蒸發(fā)過(guò)程進(jìn)行記錄，并應(yīng)用圖像處理技術(shù)對(duì)采集圖像進(jìn)行分析處理，得到液滴蒸發(fā)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境壓力0.1～10 MPa和溫度300～900 K的可調(diào)、可控。

圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖Fig.1 Design principle diagram of experiment system

1.2 掛滴石英絲直徑選取

Jeng-Renn Yang等人研究發(fā)現(xiàn)，懸掛液滴的石英絲會(huì)對(duì)液滴的蒸發(fā)過(guò)程有促進(jìn)作用，掛絲越粗，作用越明顯[11]。表1給出了相關(guān)文獻(xiàn)以及本實(shí)驗(yàn)使用石英絲尺寸數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)比可以看出，本實(shí)驗(yàn)所采用石英絲直徑與國(guó)外同類(lèi)實(shí)驗(yàn)相比尺寸偏大，這是因?yàn)樵诟邷貐^(qū)移動(dòng)過(guò)程中較細(xì)尺寸的石英絲極易損壞。db雖然較大，但形成液滴的d0/db比值在可以接受范圍之內(nèi)。

表1 石英絲尺寸對(duì)比Tab.1 Comparison of quartz wire sizes

1.3 液滴尺寸數(shù)據(jù)計(jì)算方法

通過(guò)對(duì)高速攝影拍攝的液滴變化序列圖像進(jìn)行識(shí)別和處理，得到比較清晰的液滴圖像，采用文獻(xiàn) [10]中的等效球體積法來(lái)計(jì)算液滴直徑，利用Matlab軟件編輯圖像處理程序，得到液滴直徑變化數(shù)據(jù)。

如圖2所示，隨著液滴蒸發(fā)過(guò)程的進(jìn)行，d/db逐漸變?。╠為液滴直徑；db為石英絲末端直徑），石英絲在液滴中所占的體積比重越來(lái)越大，蒸發(fā)過(guò)程由液滴蒸發(fā)逐漸過(guò)渡成為薄膜蒸發(fā)。與此同時(shí)，石英絲對(duì)液滴蒸發(fā)的促進(jìn)作用隨蒸發(fā)過(guò)程進(jìn)行會(huì)越來(lái)越明顯，導(dǎo)致液滴蒸發(fā)越來(lái)越快。實(shí)驗(yàn)表明，掛滴實(shí)驗(yàn)時(shí)液滴蒸發(fā)末期所得到的液滴蒸發(fā)數(shù)據(jù)誤差較大，故本文中的實(shí)驗(yàn)不將d/db＜1.25的實(shí)驗(yàn)數(shù)納入數(shù)據(jù)分析。

圖2 液滴直徑與石英絲尺寸對(duì)比示意圖Fig.2 Comparison of droplet diameter and quartz wire size

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)煤油液滴在不同工況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究了在一定壓力條件下，不同環(huán)境溫度對(duì)煤油液滴蒸發(fā)過(guò)程的影響，以及在一定溫度條件下，不同壓力環(huán)境對(duì)蒸發(fā)過(guò)程的影響。圖3為環(huán)境壓力2 MPa和環(huán)境溫度473 K下煤油液滴蒸發(fā)過(guò)程中拍攝到的不同時(shí)刻的圖像。

圖3 Pressure=2.0 MPa and temperature=473 K時(shí)煤油液滴蒸發(fā)過(guò)程圖像Fig.3 Images taken in kerosene droplet evaporation process as pressure=2.0 MPa and temperature=473 K

2.1 環(huán)境溫度對(duì)蒸發(fā)過(guò)程影響

圖4（a）給出了壓力環(huán)境為2.0 MPa時(shí)，不同環(huán)境溫度下相同初始溫度和初始直徑的煤油液滴在蒸發(fā)過(guò)程中D2數(shù)值的變化曲線(xiàn)（其中D2=d2/d20，d為液滴直徑，d0為液滴蒸發(fā)初始直徑）。由圖4（a）可以看出，同一環(huán)境壓力下，隨著環(huán)境溫度的升高，煤油液滴生存時(shí)間越短，液滴蒸發(fā)速率越大，蒸發(fā)過(guò)程中D2曲線(xiàn)逐漸由偏離d2定律轉(zhuǎn)變?yōu)榉稀D4（a）中虛線(xiàn)表明了曲線(xiàn)偏離線(xiàn)性關(guān)系的情況。

分析認(rèn)為，煤油中主要成分為重質(zhì)飽和烴與輕質(zhì)飽和烴，其中輕質(zhì)飽和烴比重質(zhì)飽和烴有著更強(qiáng)的揮發(fā)性。在環(huán)境溫度較低時(shí)（473 K和573 K），由環(huán)境向煤油液滴內(nèi)部的熱傳導(dǎo)速率接近于液滴內(nèi)部的組分質(zhì)量擴(kuò)散速率。液滴蒸發(fā)開(kāi)始后，易蒸發(fā)的輕質(zhì)組分蒸發(fā)較快，氣液交界面處的輕質(zhì)組分逐漸減少，同時(shí)液滴內(nèi)部的輕質(zhì)組分向外部擴(kuò)散進(jìn)行彌補(bǔ)，這樣就形成了煤油液滴的蒸發(fā)按照組分揮發(fā)性強(qiáng)弱的次序，依次蒸發(fā)的規(guī)律。因此煤油液滴蒸發(fā)過(guò)程中的直徑平方變化偏離d2定律。當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)（673 K和773 K），輕質(zhì)組分的蒸發(fā)速度大于其組分在液滴內(nèi)部的傳質(zhì)速度，導(dǎo)致原本按照揮發(fā)性強(qiáng)弱次序依次蒸發(fā)的規(guī)律被打亂，液滴呈現(xiàn)整體一致蒸發(fā)的單組分液滴蒸發(fā)特性，因此煤油液滴蒸發(fā)曲線(xiàn)在高溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榉蟙2定律，煤油的多組分屬性導(dǎo)致煤油液滴在不同溫度下呈現(xiàn)出不同蒸發(fā)特性。

圖4 環(huán)境溫度對(duì)液滴蒸發(fā)影響Fig.4 Effect of environmental temperature on droplet evaporation

對(duì)已經(jīng)取得的液滴變化尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行二階高斯擬合，利用擬合曲線(xiàn)得到液滴蒸發(fā)速率Km和蒸發(fā)流率Kc。從圖4中可以看出，高壓下液滴由低溫環(huán)境進(jìn)入高溫環(huán)境后，液滴受熱開(kāi)始膨脹，初始階段液滴體積膨脹量在短時(shí)間內(nèi)大于液滴蒸發(fā)引起的體積損失量，使得計(jì)算蒸發(fā)速率與蒸發(fā)流率出現(xiàn)負(fù)值。隨著液滴體積減小，蒸發(fā)速率與蒸發(fā)流率開(kāi)始轉(zhuǎn)為正值并增大。液滴蒸發(fā)速率的變化由液滴表面的蒸發(fā)流率與液滴蒸發(fā)面積共同決定，即Km=S×Kc。液滴蒸發(fā)面積隨蒸發(fā)過(guò)程逐漸減小，蒸發(fā)流率隨蒸發(fā)過(guò)程逐漸變大，兩者在蒸發(fā)過(guò)程中的前后作用變化會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)速率的峰值現(xiàn)象。蒸發(fā)流率在蒸發(fā)過(guò)程中一直增大，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)（573 K），液滴蒸發(fā)流率先增大后趨于平緩，隨著環(huán)境溫度的升高（673 K和773 K），液滴蒸發(fā)流率增大趨勢(shì)明顯。當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，蒸發(fā)流率一直增大至蒸發(fā)結(jié)束。

實(shí)驗(yàn)中還研究了環(huán)境壓力為1.0 MPa時(shí)，環(huán)境溫度對(duì)液滴蒸發(fā)特性的影響規(guī)律，如圖4（d）所示，隨著環(huán)境溫度的升高液滴蒸發(fā)速率增大，液滴蒸發(fā)曲線(xiàn)逐漸由偏離d2定律向符合d2定律轉(zhuǎn)變，與環(huán)境壓力2.0 MPa時(shí)環(huán)境溫度影響規(guī)律一致。這表明環(huán)境溫度對(duì)液滴蒸發(fā)特性的影響與環(huán)境壓力相關(guān)性不明顯。

2.2 環(huán)境壓力對(duì)蒸發(fā)特性的影響

2.2.1 低溫環(huán)境下壓力變化對(duì)煤油液滴蒸發(fā)特性的影響

圖5 環(huán)境壓力對(duì)液滴蒸發(fā)過(guò)程的影響Fig.5 Effect of environmental pressure on droplet evaporation

由圖5（a）可以看出，環(huán)境溫度T=473 K時(shí)，隨著環(huán)境壓力增大，液滴蒸發(fā)速率變慢，生存時(shí)間變長(zhǎng)。這是因?yàn)椋阂环矫鎵毫ι邥?huì)增強(qiáng)液滴表面與周?chē)h(huán)境氣體的傳熱，提高液滴表面溫度，有利于液滴蒸發(fā)；另一方面，壓力的升高也會(huì)降低氣液平衡時(shí)煤油蒸汽的組分濃度，從而削弱了煤油蒸汽從液滴表面向環(huán)境擴(kuò)散的能力，抑制液滴蒸發(fā)。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)（473 K），壓力升高對(duì)煤油蒸汽向周?chē)h(huán)境擴(kuò)散的抑制作用大于壓力升高引起的液滴表面與周?chē)h(huán)境氣體傳熱增強(qiáng)對(duì)蒸發(fā)促進(jìn)作用，從而表現(xiàn)為壓力升高抑制了液滴蒸發(fā)。

圖5（a）中顯示的液滴蒸發(fā)曲線(xiàn)均不符合d2定律，說(shuō)明在環(huán)境溫度恒定的條件下，環(huán)境壓力的改變并不能影響液滴的蒸發(fā)曲線(xiàn)形態(tài)。環(huán)境壓力對(duì)液滴蒸發(fā)的影響是通過(guò)氣液界面的傳熱和組分?jǐn)U散來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)各組分的影響具有共性，因此不會(huì)引起煤油液滴的多組分蒸發(fā)性質(zhì)轉(zhuǎn)變。圖5（b）、圖5（c） 中曲線(xiàn)與圖4（b）、圖4（c）相比，蒸發(fā)速率達(dá)到峰值過(guò)后，減小趨勢(shì)放慢，蒸發(fā)流率沒(méi)有在蒸發(fā)過(guò)程中一直增大，而是在快速增大后趨于平緩。蒸發(fā)流率沒(méi)有一直增大是由于在較低的環(huán)境溫度下（473 K），煤油液滴后期主要蒸發(fā)的重質(zhì)飽和烴不足以支撐由快速蒸發(fā)的輕質(zhì)飽和烴所帶動(dòng)的蒸發(fā)流率的增大，因此當(dāng)輕質(zhì)飽和烴含量下降時(shí)，蒸發(fā)流率隨之增加的趨勢(shì)減慢，重質(zhì)飽和烴隨著蒸發(fā)進(jìn)行溫度升高，從而保持了液滴蒸發(fā)流率的平穩(wěn)。蒸發(fā)流率由增大轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定，使得蒸發(fā)面積的作用提前占據(jù)主導(dǎo)，液滴蒸發(fā)速率峰值提前出現(xiàn)。

隨著環(huán)境壓力的增大，氣液平衡時(shí)煤油蒸汽組分濃度減小，對(duì)煤油蒸汽從液滴表面向環(huán)境擴(kuò)散不利，液滴蒸發(fā)流率因此變小，蒸發(fā)速率隨流率變小而變小。

圖5（d）給出了環(huán)境溫度373 K時(shí)不同壓力下的液滴蒸發(fā)D2曲線(xiàn)，可以看出隨著環(huán)境壓力的增大液滴蒸發(fā)速率變慢，液滴生存時(shí)間變長(zhǎng)，與環(huán)境溫度473 K時(shí)的變化趨勢(shì)一致。

2.2.2 高溫環(huán)境下壓力變化對(duì)煤油液滴蒸發(fā)特性的影響

由圖6（a）中可以看出，在環(huán)境溫度T=673 K時(shí)，隨著環(huán)境壓力的升高，煤油液滴的生存時(shí)間縮短，液滴蒸發(fā)過(guò)程中的D2變化曲線(xiàn)在穩(wěn)態(tài)蒸發(fā)階段符合d2定律。這是因?yàn)樵诟邷丨h(huán)境下，壓力的升高對(duì)液滴蒸發(fā)促進(jìn)作用大于其產(chǎn)生的抑制作用，促進(jìn)了液滴蒸發(fā)。2種作用強(qiáng)弱變化導(dǎo)致煤油液滴在高溫環(huán)境中與低溫環(huán)境中有著不同蒸發(fā)規(guī)律。Hiroyasu H在其研究中指出庚烷與乙醇分別在423 K、393 K左右存在轉(zhuǎn)折溫度點(diǎn)[6]，在轉(zhuǎn)折溫度點(diǎn)前，液滴壽命隨環(huán)境壓力增大而延長(zhǎng)，轉(zhuǎn)折溫度點(diǎn)之后，液滴壽命隨環(huán)境壓力增大而縮小。實(shí)驗(yàn)中煤油是多種烷烴組分的混合物，不同組分在蒸發(fā)過(guò)程中對(duì)環(huán)境壓力都有不同的轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度。本實(shí)驗(yàn)中煤油的具體轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度有待進(jìn)一步研究。

圖6 環(huán)境壓力對(duì)液滴蒸發(fā)影響Fig.6 Effect of environmental pressure on droplet evaporation

從圖6（b）中可以看出，蒸發(fā)速率的變化曲線(xiàn)在不同壓力下均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，但是與環(huán)境溫度較低時(shí)相比（圖5（b）），煤油液滴達(dá)到蒸發(fā)速率峰值的時(shí)間與低溫環(huán)境相比占整個(gè)液滴生存時(shí)間的比重增加。從圖6（c）中可以看出，煤油液滴的蒸發(fā)流率在不同的壓力下均呈增大趨勢(shì)，環(huán)境壓力越高增大越明顯。

圖6（d）給出了環(huán)境溫度773 K時(shí)環(huán)境壓力對(duì)液滴蒸發(fā)特性的影響，可以看出液滴蒸發(fā)D2曲線(xiàn)與環(huán)境溫度673 K時(shí)規(guī)律一致。

綜合上述分析可知，環(huán)境壓力對(duì)液滴蒸發(fā)過(guò)程的影響主要有2個(gè)方面：一方面壓力升高會(huì)增強(qiáng)液滴表面與周?chē)h(huán)境氣體的傳熱，提高液滴表面溫度，有利于液滴蒸發(fā)；另一方面，壓力的升高也會(huì)降低氣液平衡時(shí)煤油蒸汽的組分濃度，從而削弱了煤油蒸汽從液滴表面向環(huán)境擴(kuò)散的能力，抑制液滴蒸發(fā)。環(huán)境溫度較低時(shí)，壓力升高對(duì)液滴蒸發(fā)的抑制作用占主導(dǎo)，環(huán)境溫度較高時(shí)，壓力升高對(duì)液滴蒸發(fā)的促進(jìn)作用占主導(dǎo)。

3 結(jié)論

1） 環(huán)境溫度對(duì)液滴蒸發(fā)過(guò)程的影響與環(huán)境壓力的相關(guān)性不明顯。當(dāng)環(huán)境溫度低于573 K時(shí)，煤油液滴在穩(wěn)態(tài)蒸發(fā)過(guò)程的D2曲線(xiàn)不符合經(jīng)典的d2定律，表現(xiàn)為多組分液滴蒸發(fā)的特點(diǎn)；當(dāng)環(huán)境溫度高于673 K時(shí)煤油液滴蒸發(fā)過(guò)程的D2曲線(xiàn)符合d2定律，此時(shí)，多組分煤油液滴在高溫環(huán)境中表現(xiàn)出了單組分液滴蒸發(fā)性質(zhì)。

2） 環(huán)境壓力對(duì)液滴蒸發(fā)過(guò)程的影響與環(huán)境溫度明顯相關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度低于473 K時(shí)，環(huán)境壓力由1.0 MPa升高至4.0 MPa，煤油液滴蒸發(fā)速率變慢，液滴生存時(shí)間變長(zhǎng)；當(dāng)環(huán)境溫度高于673 K時(shí)，煤油液滴蒸發(fā)速率增大，液滴生存時(shí)間變短。

[1]SPALDING D B.Combustion of liquid fuels[J].Symposium on combustion,1953,4(1):847-864.

[2]KADOTA T,HIROYASU H.Evaporation of a single droplet at elevated pressures and temperatures:2nd report,theoretical study[J].Bulletin of jsme,1976,19 (138):1515-1521.

[3]莊逢辰,陳新華.燃料液滴高壓蒸發(fā)理論[J].工程熱物理學(xué)報(bào),1982,3(3):277-283.

[4]周進(jìn),吳道洪,莊逢辰.液體推進(jìn)劑液滴高壓蒸發(fā)研究[J].國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào),1993,15(2):1-5.

[5]何博,肖強(qiáng),聶萬(wàn)勝,等.燃燒室高壓環(huán)境下噴霧液滴非穩(wěn)態(tài)蒸發(fā)數(shù)值研究[J].裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,22 (4):55-60.

[6]HIROYASU H,KADOTA T,SENDA T,et al.Evaporation of a single droplet at elevated pressures and temperatures:part1,experimental study[J].Transactions of the Japan society of mechanical engineers,1974,40 (339):3147-3154.

[7]GHASSEM I H,BAEK S W,KHAN Q S.Experimental study on evaporation of kerosene droplets at elevated pressures and temperatures[J].Combustion science& technology,2006,9(178):1669-1684.

[8]蘇凌宇.負(fù)壓環(huán)境下燃料液滴蒸發(fā)過(guò)程的試驗(yàn)和理論研究[D].長(zhǎng)沙：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2004.

[9]馬力,仇性啟,王健,等.單液滴蒸發(fā)影響因素實(shí)驗(yàn)研究[J].石油化工,2013,33(1):103-106.

[10]馬小康,張付軍,韓愷,等.柴油、正丁醇及其混合燃料單液滴蒸發(fā)特性的試驗(yàn)[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),2016,34(1): 48-52.

[11]YANG J R,WONG S C.An experimental and theoretical study of the effects of heat conduction through the support fiber on the evaporation of a droplet in a weakly convective flow[J].Ineternation journal of heat&mass transfer,2002,45(23):4589-4598.

（編輯：馬 杰）

Experimental investigation on evaporation process of kerosene droplets at high pressure and high temperature

LIU Song,NIE Wansheng,SU Lingyu,SHI Tianyi,LIU Yu
（Equipment Academy,PLA,Beijing 101416,China）

An investigation on the evaporation characteristics of kerosene droplets in temperature range of 473～773 K and pressure range of 1.0～4.0 MPa was performed with high-speed CCD camera system and image processing technology in the static gas environment.The effect law of ambient temperature and pressure on the evaporating process of kerosene droplets were obtained.The experimental results shows that the kerosene droplet evaporation D2curve does not conform to the d2law when the ambient temperature is below 573 K,and the diameter variation of the kerosene droplet conforms to the d2law when the ambient temperature is within 673～773 K.The influence of experimental pressure on droplet evaporation is closely related to ambient temperature.When the ambient temperature is lower than 473 K,the droplet evaporation rate becomes slow with the increase ofambient pressure.When the ambient temperature is higher than 673 K,the droplet evaporation rate is increased with the increase ofambient pressure.

kerosene droplet;evaporation characteristic;experimental investigation

V433-34

A

1672-9374(2017)02-0025-07

2016-10-10；

2017-02-13

超臨界壓力蒸發(fā)過(guò)程及其對(duì)壓力震蕩的響應(yīng)機(jī)理研究（6132390102）

劉松（1987—），男，碩士，研究領(lǐng)域?yàn)橐后w火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)技術(shù)