水汽在单颗粒表面异质凝结的模态可视化研究

作     者：吴相承 闾荔 钱丽娟 

作者机构：中国计量大学机电工程学院 中国计量大学浙江省智能制造质量大数据分析重点实验室 

出 版 物：《过程工程学报》 (The Chinese Journal of Process Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主　　题：细颗粒 异质凝结 模态 环境扫描电子显微镜 线张力 

摘      要：水汽在颗粒表面异质凝结作为一种极具应用价值的工业除尘预处理技术，可有效提高除尘效率。为研究水汽异质凝结过程中液滴在颗粒表面的动态行为，基于环境扫描电子显微镜(ESEM)可视化观察了水汽在颗粒表面的异质凝结过程，研究了液滴模态的演变过程，分析了线张力在凝结过程中对系统吉布斯自由能的贡献以及颗粒粒径、接触角对线张力的影响。结果表明，颗粒首先会成核形成一个晶胚液滴，该晶胚液滴继续生长并快速扩散至颗粒赤道线上。然后液滴停留在赤道线上不断凝结增长，逐渐过渡到越过赤道线。随着凝结时间的增加，液滴会包裹颗粒，当颗粒被完全包裹后，由异质凝结转变为均质凝结并持续生长。整个凝结过程可以划分为五个模态，分别为：成核、扩散、过渡、包裹、生长。对五个模态的线张力进行分析，发现当液滴处于颗粒上半球时，越靠近赤道线，线张力对系统吉布斯自由能变化量的贡献越大，促进其向赤道线运动，而处于下半球时则会促进其对颗粒实现包裹。数值研究了颗粒粒径和接触角的变化对线张力的影响，发现随着颗粒粒径的增大，线张力也增大。颗粒本征接触角对线张力的影响很小，但与表观接触角之间的差值越小，线张力越大。