蒸發液膜與層流氣流間熱質傳現象之研究

Abstract

本文以理論及實驗同時並行, 研究空氣流中自由滑落液膜的蒸發冷卻過程。文中特別 探討液膜蒸發所造成的潛熱傳遞之重要性。 首先, 以數值模擬沿著絕熱垂直平板壁面滑落之酒精液膜的熱傳特性, 對於液膜及被 誘發的氣流場之統御方程式是同時求解。為驗證理論分析之正確性, 建立一套實驗系 統以量測液膜被冷卻之溫度降, 所得之實驗數據與數值預測值相當符合。對於層流氣 流被強迫流經水液膜的熱、質傳遞過程, 文中亦予詳細探討。結果顯示, 當液膜入口 溫度較高、強迫氣流速度較大或液膜流量較小時, 液膜被冷卻的效果較大。 其次, 研究液膜蒸發進入混合氣流中導致壁面熱傳效果的增進。潤濕壁面是受到等壁 通量的加熱。結果顯示蒸發潛熱傳遞的特性, 主要是與液膜入口溫度及壁面熱通量有 關, 而理論預測與實驗量測值頗為接近。另外, 也歸納出壁面對液膜的熱傳遞紐塞數 (Nusselt number)之經驗公式。