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题名高黏度低表面张力液滴撞击粗糙壁面的动力学行为分析
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作者
宋健斐
丁续
刘佶
魏芳蓉
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机构
中国石油大学(北京)机械与储运工程学院
过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室
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出处
《高校化学工程学报》
北大核心
2025年第5期833-844,共12页
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基金
国家自然科学基金(22178382)。
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文摘
重油液滴撞击壁面的动力学行为是诠释催化裂化旋风分离器升气管外壁结焦的核心问题。为了减小因重油液滴撞击导致升气管壁面结焦的影响,以与高温下的重油液滴物性参数极为相似(高黏度低表面张力)的甘油⁃无水乙醇溶液为研究对象,利用高速摄像技术与数值模拟相结合的方法研究了该液滴的撞壁行为,建立了预测液滴碰撞壁面结果的数学模型。结果表明,壁面特性和液滴性质对液滴撞击壁面过程初始阶段的影响较小,随着撞击过程不断发展,液滴铺展系数随着表面粗糙度的增加而减小;高黏度低表面张力液滴与具备良好湿润性的壁面之间形成的接触角越小,该液滴展现出的铺展性能越强,更倾向于紧密黏附于壁面之上;微结构支柱高度对液滴铺展沉积影响不大,适当减小表面微结构的悬臂长度可提高表面的疏油性能;通过引入临界韦伯数(We_(c))、奥内佐格数(Oh)、无量纲表面粗糙度(R_(a)/D_(0))等无量纲参数,建立了高黏度低表面张力液滴在粗糙干燥壁面上飞溅临界条件的预测模型:We_(c)=667.12·Oh(R_(a)/D_(0))^(-0.75),能够较好地预测高黏度低表面张力液滴在粗糙干燥壁面上的飞溅行为。研究结果对分析重油液滴与壁面的作用机理提供了理论参考。
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关键词
液滴碰撞
粗糙壁面
低表面张力
重油液滴
升气管结焦
CLSVOF方法
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Keywords
droplet impacting
rough surface
low surface tension
heavy oil droplet
vortex finder carbonaceous deposition
CLSVOF method
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分类号
TE96
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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