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          低溫下水在油中的凝結過程

          兩相流研究的是兩相物質(至少一相為流體)所組成的流動系統。若流動系統中物質的相態多于兩個,則稱為多相流,兩相或多相流是化工生產中為完成相際傳質和反應過程所涉及的最普遍的粘性流體流動。有相變時的傳熱、液體精餾、液體萃取以及攪拌槽中的化學反應等,都涉及兩相流。

          兩相流的流動形態有多種,除了同單相流動那樣區分為層流和湍流外,還可以依據兩相相對含量、相界面的分布特性、運動速度、流場幾何條件劃分流動形態。對于管內氣液系統,隨兩相速度的變化,可產生氣泡流、層狀流、波狀流、沖擊流、環狀流等。

          本文所展示的即為一個典型的兩相流場景,在初始時刻,油箱表面的水層在表面張力和重力的共同作用下,從中間被擠破并沿著油箱兩側下落,最終在油箱底部形成水分集中層。

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          而在水與低溫油混合的過程中,水分放熱低于冰點時,水與低溫油的界面上會存在薄冰層,并被水滴裹挾破碎,跟隨水滴運動方向下落,在底部聚集明顯。

          水層溫度略高于冰點,隨著在油箱中的滴落,與低溫油混合更加充分,溫降更加明顯,同時由于成冰作用,在水底跌落至底部時,油箱中部懸浮少量冰油混合物,因此在F中可以看到在水層上方有部分的溫度低于水溫高于油溫。

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          在油箱上方存在2mm的油紙,溫降過程中,油中的水分含量不斷增加,而在油紙中的水分因為擴散作用,不斷從油箱中吸收微水,下圖1即為厚度方向上,微水含量的變化,其中0處為油紙和油箱接觸界面,該處濃度的升高主要是由微水溶解度降低,油中微水含量上升形成,從底部到油紙頂部,由于濃度梯度越來越小,微水濃度逐漸降低。

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