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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 基础物理 » 关于蒸发速率的问题
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yelanghaiyun

新虫 (小有名气)

[求助] 关于蒸发速率的问题 已有1人参与

现在有一个问题，一个直径几百微米的液滴滴在二百度的不锈钢基体上，该液滴含有体积比10%的纳米颗粒，随后溶剂（水或者酒精）会马上会发，纳米颗粒留在基体上。问题：如何求出溶剂的挥发时间，精确到数量级级别就可以了，有相关的计算公式吗？如何计算？或者有相关关于这种问题的文献，书籍吗？
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justdoit
1楼 2015-07-11 12:04:19
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yelanghaiyun

新虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by 霁雪 at 2015-08-01 13:12:42
楼主的问题缺少许多条件，建议直接用实验测量。
因为不锈钢的温度有200度。
所以和常温的情况有不同。
不过，从我的经验可以确定液滴干燥的时间是微秒级的。
如果不是封闭容器内操作，液滴也许根本就不能滴上去 ...

我这个问题源于这样一个现实问题：
在等离子焰流中注入液滴后，最终会在不锈钢基体上形成纳米扁平离子堆，通过纳米堆尺寸和固体体积比反推出液滴的大小，然后计算这么大的液滴在基体上会在多长时间内蒸发完。

前面表述有误，为了获得最大的蒸发速率，假定不锈钢基体温度为130℃，水膜的温度固定为100℃，初步根据相关尺寸，由Rohsenow（罗森纳）公式可获得液滴的蒸发时间为5ms级。

与此同时，我还想知道这么短的时间内蒸发需要获得热量基体能否提供？这时候需要建立基体和液滴的整体模型，进行非稳态传热分析，但模型的而建立困难重重，目前还没有找到相关的关于基体表面蒸发的传热分析的例题...
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justdoit
3楼2015-08-03 15:32:01
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霁雪

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

楼主的问题缺少许多条件，建议直接用实验测量。
因为不锈钢的温度有200度。
所以和常温的情况有不同。
不过，从我的经验可以确定液滴干燥的时间是微秒级的。
如果不是封闭容器内操作，液滴也许根本就不能滴上去。没有到达金属表面就已经挥发完了。需要用压力喷上去。
如果是在封闭条件，容器需要耐压200大气压以上。
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黑暗是光明的缺乏，但是在纯粹的光明中也和黑暗中一样，什么也看不到！
2楼2015-08-01 13:12:42
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霁雪

木虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by yelanghaiyun at 2015-08-03 15:32:01
我这个问题源于这样一个现实问题：
在等离子焰流中注入液滴后，最终会在不锈钢基体上形成纳米扁平离子堆，通过纳米堆尺寸和固体体积比反推出液滴的大小，然后计算这么大的液滴在基体上会在多长时间内蒸发完。

...

我比较关心常温常压下的蒸发过程。楼主的题目涉及沸腾过程。就比较复杂了。
不过，我猜想，按照气态方程和沸腾温度就可以直接求得一个理想的蒸发速度（速率）来。然后通过液滴的质量推算出液滴的蒸发速度。130度的基体，（比200度低了不少，）估计就是毫秒级的干燥速度了。
至于基体是否能提供足够的热量，对于液滴来说，一次性的液滴，应该没有这个问题，必须是连续的液流才有这样的问题。
不用想，就这基体肯定是不能连续提供这足够的能量的。液体的比热和气化热，比金属的比热和导热（能力？）大了5百到7百倍，你需要以一比几百的速率随时更换新的高温的基体，才能保证基体的温度不变。例如把基体做成薄壁空心的球，内部用高速流动的130度的金属液体或油来提供恒温，（这个方法我以前试过，但是温度没有130度那么高，所以我是用加热过的机油的）靠等离子焰流这点热量是远不够的。
不知道楼主是搞作业还是搞项目。
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黑暗是光明的缺乏，但是在纯粹的光明中也和黑暗中一样，什么也看不到！
4楼2015-08-03 20:45:50
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yelanghaiyun

新虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by 霁雪 at 2015-08-03 20:45:50
我比较关心常温常压下的蒸发过程。楼主的题目涉及沸腾过程。就比较复杂了。
不过，我猜想，按照气态方程和沸腾温度就可以直接求得一个理想的蒸发速度（速率）来。然后通过液滴的质量推算出液滴的蒸发速度。130度的 ...

您好。
      我是做实验过程中遇到了这个问题。发现，在ms级的时间间隔内，液滴似乎并不能完全蒸发，导致沉积效率较低。因此，想从理论计算方面进行考虑，找到问题所在，或者更换比热更小的液体。
    您提到的“液体的比热和气化热，比金属的比热和导热（能力？）大了5百到7百倍”，说的是？
    比如：100℃水的比热为4217J/（kg.K），热导率为0.68W/（m.K），不锈钢的比热为500J/（kg.K），热导率为17W/（m.K）。您指的“5百到7百倍”是说？
   您提到的“至于基体是否能提供足够的热量，对于液滴来说，一次性的液滴，应该没有这个问题，必须是连续的液流才有这样的问题。”
   由于液滴是雾化过的，且同一点同一时刻也就喷了几个液滴而已，因此假定不存在连续流问题，暂将模型简化为一个液滴碰撞基体的过程。在这个过程中，我约定了时间条件，比如，5ms，要求液滴在5ms内蒸发完，在这个过程中基体要保证供热能力，下一个时间点会有第二个液滴打过来。这里并不是无限长时间，如果时间足够长，基体必然能够保证供热能力，这个问题就没有意义了。
     所以，现在就需要计算，保证5ms内供热，基体需要多厚？基体的温降是怎样的？...
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justdoit
5楼2015-08-04 16:49:02
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