通过摄影方法测定硫酸钙水溶液过冷流动沸腾过程中气泡脱离的直径

《Scientific Reports》：Photographic determination of bubble departure diameter in subcooled flow boiling of aqueous calcium sulfate solution

　　

摘要

本研究对硫酸钙（CaSO₄）水溶液在过冷流动沸腾过程中的气泡脱离直径进行了全面的实验研究。通过实验室规模的流动沸腾回路，系统地探讨了热流密度、液体整体温度、体积流量和盐浓度对这些现象的影响。利用高速摄影技术记录了气泡的生长和脱离过程，并通过数字图像处理技术进行了分析。研究结果表明，热流密度的增加和溶质浓度的提高会导致气泡脱离直径增大，而较高的流量则倾向于抑制气泡的生长。单位体积内的气泡数量（气泡密度）也随着热流密度和浓度的增加而增加，但随着流量的增加而减少。研究人员建立了一个新的关联公式，该公式能够将气泡脱离直径的预测值与实际观测值之间的误差控制在±10%以内。这项研究有助于理解含盐溶液的沸腾传热性能，并对接触结垢流体的换热器的设计和运行条件具有直接意义。所提出的关联公式在研究条件下提高了预测精度，可能对设计及分析使用结垢流体的换热器具有实用价值。