邱發(fā)成，賀世豪，熊 沛，李文生，全學(xué)軍

(重慶理工大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院， 重慶 400054)

射流撞擊與負(fù)壓閃蒸技術(shù)在水污染治理方面都具有較好處理效果[1-2]。然而，射流撞擊技術(shù)與負(fù)壓閃蒸技術(shù)在高濃度氨氮廢水處理領(lǐng)域的研究較少，且其耦合強(qiáng)化方面的研究更少[3-4]。因而，從傳質(zhì)與分離耦合強(qiáng)化的研究角度出發(fā)，利用射流撞擊-負(fù)壓閃蒸耦合模式強(qiáng)化氨氮廢水中的脫氨行為可作為高濃度氨氮廢水吹脫過(guò)程強(qiáng)化研究的有效手段之一。事實(shí)上，射流閃蒸具有結(jié)合射流破碎過(guò)程中多變的氣液交界面與閃蒸強(qiáng)化熱質(zhì)傳遞的優(yōu)點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，在此過(guò)程中，射流液相的表面更新和破碎作用，可為后續(xù)閃蒸效率的提升奠定基礎(chǔ)，從而使得射流破碎結(jié)合閃蒸強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)性能顯著增強(qiáng)。最終，以其優(yōu)越的傳熱傳質(zhì)性能表現(xiàn)，促使這類新型耦合技術(shù)研究逐漸走向工業(yè)成熟化的應(yīng)用。因此，射流閃蒸的研究對(duì)理論要求及指導(dǎo)工業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。

1 射流破碎及閃蒸研究進(jìn)展

1.1 射流破碎研究進(jìn)展

三大經(jīng)典破碎理論指出：射流破碎是一個(gè)有序的物理過(guò)程。關(guān)于其研究，最早是從液體能量角度提出，Plateau[5]最先研究了射流表面能對(duì)射流過(guò)程產(chǎn)生形變逐漸至破碎的影響，率先開(kāi)創(chuàng)了射流研究。隨后Rayleigh等[6-7]提出在忽略流體黏性及重力影響的條件下，認(rèn)為射流過(guò)程中的形變波動(dòng)及破碎主要受液體物性表面張力影響。但是兩者的研究均從各自研究角度出發(fā)，并沒(méi)有多大關(guān)聯(lián)。直至后來(lái)，Weber[8]總結(jié)了前人的研究并提出，射流過(guò)程形態(tài)變化是液體物性參數(shù)與外在物理?xiàng)l件共同作用的效果。同時(shí)，還綜合了液體自身物性與運(yùn)動(dòng)參數(shù)，提出了無(wú)量綱韋伯?dāng)?shù)的概念，用于表征兩相流在交界面上的運(yùn)動(dòng)特征。

現(xiàn)今，射流破碎的理論，普遍認(rèn)為自由射流發(fā)生破碎的誘導(dǎo)因素是由于運(yùn)動(dòng)表面生成了不穩(wěn)定波[9]。隨后，引發(fā)流體發(fā)生形變，繼而產(chǎn)生破碎[10]。總的來(lái)講，根據(jù)破碎在噴射方向的分段特征，將破碎定義為逐級(jí)破碎(包含初級(jí)破碎、次級(jí)破碎等)。按照破碎的主要產(chǎn)生因素，又可分為壓力破碎、碰撞破碎、風(fēng)生破碎等[11]。按照逐級(jí)破碎方式的不同，也可以劃分為膜狀破碎、袋式/韌帶式破碎、絲狀破碎等[12]。液滴射流霧化過(guò)程如圖1所示[13]。

圖1 液滴射流霧化過(guò)程示意圖

現(xiàn)階段，根據(jù)對(duì)射流破碎的綜合研究發(fā)現(xiàn)，初始破碎的主要影響變量有雷諾數(shù)Re[13]、韋伯?dāng)?shù)We[14]、Oh數(shù)[15]及噴嘴形式等影響。這些變量分別從外在物理因素、流體物性、噴嘴結(jié)構(gòu)等方面影響射流破碎直至整個(gè)霧化過(guò)程。具體地，隨著雷諾數(shù)的增大，射流從層流態(tài)向湍流態(tài)發(fā)展，影響著射流破碎的產(chǎn)生與發(fā)展。根據(jù)雷諾數(shù)研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)射流產(chǎn)生破碎點(diǎn)的位置與射流液體雷諾數(shù)有很強(qiáng)的線性相關(guān)性，特別是在有橫向氣流參與的破碎過(guò)程中[16-17]。對(duì)于韋伯?dāng)?shù)來(lái)講，射流氣動(dòng)力與流體的表面張力相對(duì)強(qiáng)度有直接關(guān)系[18]。同時(shí)，韋伯?dāng)?shù)又可以間接表征噴嘴結(jié)構(gòu)特征物理量?，F(xiàn)有研究表明：噴嘴內(nèi)粗糙的潤(rùn)濕流道有利于破壞流體在壁面處的邊界層穩(wěn)定性，導(dǎo)致流體在管內(nèi)易發(fā)生湍流[19]。近年來(lái)，隨著對(duì)噴嘴結(jié)構(gòu)的研究不斷深入，逐漸形成漸進(jìn)變化流道與陡峭變化流道研究領(lǐng)域[20]。對(duì)于漸進(jìn)變化流道而言，流體在其內(nèi)部徑向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是過(guò)渡有序的，多出現(xiàn)層流特征。對(duì)于陡峭變化流道，流體運(yùn)動(dòng)在徑向變化劇烈，容易使液體產(chǎn)生湍流甚至空化[21]。

目前，射流破碎的特性研究主要包括射流貫穿破碎長(zhǎng)度特性、表面波動(dòng)頻率及波動(dòng)速度特性[22]。對(duì)于射流貫穿行為來(lái)講，隨著射流速度的增大而增加。同時(shí)伴隨著射流軸向長(zhǎng)度的增加，射流邊界層逐漸模糊，邊界層附近卷吸周圍氣體產(chǎn)生漩渦，不斷卷吸的氣體與射流流體發(fā)生摻雜混合，從而導(dǎo)致射流破碎沿徑向范圍擴(kuò)張。射流破碎長(zhǎng)度主要受雷諾數(shù)、Oh數(shù)、射流噴嘴結(jié)構(gòu)和射入環(huán)境的影響[23]。

特別地，對(duì)于橫向射流破碎而言，從射流的表面波動(dòng)頻率與波動(dòng)速度之間的聯(lián)系來(lái)看，在較低的破碎氣速小，射流的破碎主要受流體自身物性及射流速度影響。隨著氣流速度的增大，破碎發(fā)生明顯變化。即在沿著射流方向上，射流孔口附近的起始段，由于受射流初始動(dòng)量影響，液柱表面產(chǎn)生波紋。繼續(xù)沿著射流方向，可以發(fā)現(xiàn)液柱開(kāi)始出現(xiàn)塊狀破碎及剝落。隨著氣流的進(jìn)一步增加，液相進(jìn)一步破碎成更小的液滴。Sallam等[24]的研究也表明在大氣流速度條件下，射流破碎與氣液動(dòng)量比呈線性相關(guān)關(guān)系，但在氣液動(dòng)量比小于一定數(shù)值時(shí)，對(duì)射流破碎影響較弱。

1.2 閃蒸研究進(jìn)展

關(guān)于閃蒸的概念，是與閃急沸騰概念一同被提出的，并逐漸受到廣泛關(guān)注。目前，關(guān)于閃蒸的應(yīng)用主要聚焦于海水淡化水處理[25-26]，低品位能源利用[27]及電廠有害氣體減排[28]等領(lǐng)域。閃蒸的基本原理可描述為：當(dāng)過(guò)熱的液體進(jìn)入低于飽和溫度的環(huán)境時(shí)，液體內(nèi)部的過(guò)熱能量會(huì)以顯熱的形式釋放，并作為液體直接汽化的熱量。隨后，過(guò)熱液體形成，并快速汽化蒸發(fā)。其中，過(guò)熱能量越大，閃急蒸發(fā)過(guò)程越激烈[29]。

在早期的閃蒸研究中，主要側(cè)重于容器類的閃蒸。然而，受限于容器大小的影響，使閃蒸過(guò)程中的相接觸面積有限，且容易在閃蒸液面附近處形成局部熱量集中區(qū)域，從而導(dǎo)致溫度梯度較小，造成閃蒸效率低[30]。因此，如何解決閃蒸過(guò)程中受蒸發(fā)接觸面積限制以及閃蒸區(qū)域內(nèi)傳熱效率低的問(wèn)題，已經(jīng)成為一大研究熱點(diǎn)。

針對(duì)閃蒸過(guò)程中往往需要提供較高過(guò)熱度及一定壓力條件等問(wèn)題，近年來(lái)提出的基于負(fù)壓條件下低溫閃蒸技術(shù)逐漸受到研究者青睞[31]。目前，關(guān)于閃蒸過(guò)程中的影響因素主要包括過(guò)熱度、液相工質(zhì)屬性(顆粒強(qiáng)化，物性等)、工質(zhì)運(yùn)動(dòng)特性及環(huán)境狀態(tài)等[32]。Yang等[33]通過(guò)研究瞬時(shí)過(guò)熱度變化過(guò)程，得出處于靜態(tài)閃蒸過(guò)程中的液相存在一個(gè)瞬時(shí)峰值，并綜合分析了影響瞬時(shí)過(guò)熱度大小的關(guān)鍵因素。Peng等[34]通過(guò)添加氧化鋁納米顆粒的方式，研究液相閃蒸冷卻過(guò)程中的傳熱規(guī)律，發(fā)現(xiàn)納米顆粒的加入，改變了液相閃蒸過(guò)程中的傳熱機(jī)制。同時(shí)，還得出了適宜濃度的納米顆粒，能夠增強(qiáng)液相閃蒸過(guò)程中的傳熱過(guò)程。Li等[35]通過(guò)研究低壓環(huán)境中工質(zhì)閃蒸特性，發(fā)現(xiàn)環(huán)境壓力對(duì)射流閃蒸的霧化形態(tài)產(chǎn)生了重要影響，且在環(huán)境壓力小于50 kPa時(shí)，蒸汽的閃蒸過(guò)程及蒸發(fā)形成的蒸汽擴(kuò)散行為均得到加強(qiáng)。

2 射流閃蒸的應(yīng)用

近年來(lái)，以閃蒸工藝為基礎(chǔ)的耦合強(qiáng)化思路逐漸被提出，如射流與閃蒸的耦合應(yīng)用。事實(shí)上，射流過(guò)程中獨(dú)特的兩相界面及射流破碎形成的微小液滴，都具有很高的比表面積，使得傳熱和傳質(zhì)面積得到大大增強(qiáng)。因此，射流破碎與閃蒸的結(jié)合工藝在傳熱傳質(zhì)方面具有優(yōu)秀的表現(xiàn)。所以，目前關(guān)于閃蒸研究中，結(jié)合液相破碎的技術(shù)使閃蒸過(guò)程的效率提高到了一個(gè)新的高度。

長(zhǎng)久以來(lái)，射流技術(shù)和閃蒸技術(shù)在各自領(lǐng)域均有針對(duì)性的應(yīng)用實(shí)施。射流閃蒸耦合技術(shù)兼具兩者的特性，進(jìn)一步拓展了其應(yīng)用范圍。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于射流閃蒸技術(shù)的應(yīng)用主要有：

1) 脫鹽工藝：采用射流閃蒸用于脫鹽在海水淡化處理領(lǐng)域有巨大的優(yōu)勢(shì)。隨著新興低溫閃蒸脫鹽技術(shù)的應(yīng)用，特別是閃蒸耦合太陽(yáng)能集熱技術(shù)的推廣，進(jìn)一步降低了處理能耗。在保證處理效率的前提下，這種耦合強(qiáng)化技術(shù)的能量消耗，相較于蒸餾脫鹽及膜過(guò)濾脫鹽處理工藝大幅縮小[36-38]。Cai等[39]從能量分析角度，研究了射流閃蒸狀態(tài)下影響閃蒸脫鹽的因素，發(fā)現(xiàn)向上的射流有助于促進(jìn)閃蒸。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，射流速度越大，閃蒸的能量利用率和蒸發(fā)率明顯增加。另外，Cai等還通過(guò)數(shù)值模擬分析的方式，模擬了射流閃蒸過(guò)程中液相運(yùn)動(dòng)蒸發(fā)進(jìn)程，證明了射流霧化越徹底，液相閃蒸效率越高。為了進(jìn)一步了解射流閃蒸過(guò)程中溫度的變化情況，F(xiàn)athinia等[40]研究了射流閃蒸中噴嘴附近的溫度分布，得出在噴嘴下游處的溫度變化分為3個(gè)階段。即分別為快速下降區(qū)，平穩(wěn)下降區(qū)以及溫度穩(wěn)定區(qū)，進(jìn)而基于溫度分布分析，揭示了射流閃蒸效率在空間位置上的變化規(guī)律。

2) 換熱冷卻：無(wú)論是射流還是閃蒸，均涉及強(qiáng)烈的傳熱過(guò)程。在現(xiàn)今工業(yè)散熱領(lǐng)域，射流強(qiáng)制冷卻技術(shù)具有不可替代的作用。研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今常采用低溫飽和氣體以沖擊射流閃蒸的方式，對(duì)散熱表面進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流換熱，以滿足大量換熱需求[41-43]。Wang等[44]研究了液氮沖擊射流閃蒸的冷卻機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，在液氮射流沖擊區(qū)內(nèi)，很難形成膜態(tài)沸騰，蒸發(fā)產(chǎn)生的氣膜很容易被液氮射流沖擊破壞，從而影響沖擊區(qū)域內(nèi)的傳熱情況。Wu等[45]模擬了液氮在射流沖擊破碎巖石應(yīng)用中運(yùn)動(dòng)及溫度變化的情況。研究指出，受射流閃蒸過(guò)程的影響，速度及湍流強(qiáng)度均大于同樣條件下的水射流結(jié)果。由于液氮強(qiáng)烈的換熱過(guò)程，在液氮冷卻作用下，射流沖擊駐點(diǎn)的應(yīng)力發(fā)生變化，進(jìn)而改變了整個(gè)換熱過(guò)程。

3) 微納米反應(yīng)：利用射流閃蒸技術(shù)控制微納米反應(yīng)的應(yīng)用，屬于開(kāi)發(fā)階段。其原理是：以蒸發(fā)溶劑作為載體，通過(guò)溶劑閃蒸作用使其快速蒸發(fā)并釋放內(nèi)部溶解的反應(yīng)成分，從而均勻地將反應(yīng)組分暴露在反應(yīng)環(huán)境內(nèi)。Lobry等[46]采用霧化噴射閃蒸的方式對(duì)包含納米顆粒的液滴進(jìn)行快速蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)，使得噴霧閃蒸過(guò)程能夠在亞微米和納米尺度上對(duì)有機(jī)材料進(jìn)行再結(jié)晶，完成均勻改性目的。在此過(guò)程中，閃蒸的快慢程度決定了液滴內(nèi)部納米顆粒的釋放速率，進(jìn)而影響微尺度上材料的結(jié)晶速率。Coty等[47]利用噴射閃蒸技術(shù)對(duì)溶解度較差的BCS IV藥物進(jìn)行納米結(jié)晶，通過(guò)表征證實(shí)了得到的納米級(jí)結(jié)晶體提高了溶解度。因此，噴射閃蒸技術(shù)有效地解決了由于溶解度較差導(dǎo)致生物對(duì)藥物利用率較低的問(wèn)題。

4) 燃料預(yù)混：燃料在射流產(chǎn)生的霧化狀況以及空間內(nèi)蒸發(fā)燃料濃度均勻性，都是影響燃燒穩(wěn)定及完全燃燒的關(guān)鍵。在液體燃料燃燒的工業(yè)應(yīng)用中，燃料在開(kāi)始燃燒前，必須保證與空氣充分混合。在此過(guò)程中，燃料首先通過(guò)射流產(chǎn)生霧化，在極短時(shí)間內(nèi)霧化燃料產(chǎn)生蒸發(fā)并與空氣產(chǎn)生預(yù)混，隨即在點(diǎn)火能量作用下開(kāi)始燃燒。Gao等[48]模擬了兩組分物質(zhì)在射流閃蒸作用下與空氣的預(yù)混情況。研究發(fā)現(xiàn)，隨著燃料溫度的升高或環(huán)境壓力的降低，體積分?jǐn)?shù)較高的燃料有較高的閃沸傾向。此時(shí)過(guò)熱度指標(biāo)不能完全適用于評(píng)判這類多組分物質(zhì)，以及被用來(lái)確定閃沸狀態(tài)下趨于復(fù)雜化的參數(shù)。Li等[35]還分析了燃油射流進(jìn)入氣缸內(nèi)閃蒸這期間的傳熱變化。研究指出，燃油在射流閃蒸中蒸發(fā)速率較快，且射流中心線處蒸汽濃度較高。在射流中心線附近，熱量傳遞較迅速，使得沿中心線的溫度下降較快。以上分析表明，射流閃蒸對(duì)燃油燃燒預(yù)混的影響，主要通過(guò)射流霧化形式和閃蒸傳熱蒸發(fā)行為的調(diào)控，在雙重作用下形成濃度適宜的燃料-空氣混合氣，最終達(dá)到高效燃燒的目的。

3 射流閃蒸中的特征現(xiàn)象

射流碰撞是射流閃蒸過(guò)程中利用流體動(dòng)力學(xué)引發(fā)液相破碎的慣用手段，其實(shí)際應(yīng)用非常廣泛，如沖擊射流換熱駐點(diǎn)附近的射流流動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油燃燒、噴霧噴涂等[49]。按照射流碰撞分類，可以將射流碰撞分為直射射流沖擊碰撞和霧化射流碰撞。關(guān)于沖擊式直射射流碰撞，是通過(guò)巨大的射流動(dòng)量沖擊引發(fā)主體射流破碎。對(duì)于沖擊方式的選擇，現(xiàn)今主流的研究有單相射流對(duì)沖式撞擊破碎[50]和第二相協(xié)助沖擊破碎[51]。關(guān)于霧化射流碰撞，是通過(guò)大量射流霧化粒子在運(yùn)動(dòng)中相互影響，產(chǎn)生碰撞來(lái)實(shí)現(xiàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，在射流碰撞破碎過(guò)程中，主要是由于密集獨(dú)立分散液相之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致各液相之間相互碰撞作用而產(chǎn)生的碰撞結(jié)果，如液相破碎、合并、分散等行為，進(jìn)而影響區(qū)域內(nèi)液滴的大小、運(yùn)動(dòng)分布情況。同時(shí)，液滴碰撞造成的液滴變形、二次霧化、運(yùn)動(dòng)變化等特征，也會(huì)對(duì)蒸發(fā)參與過(guò)程、傳熱傳質(zhì)參與過(guò)程等產(chǎn)生連鎖性影響。射流閃蒸過(guò)程中，液相射流產(chǎn)生的碰撞破碎行為，對(duì)后續(xù)閃蒸效率有至關(guān)重要的影響。在研究射流閃蒸過(guò)程中，液相的碰撞破碎影響作用不可忽視。

3.1 射流閃蒸過(guò)程中的動(dòng)量傳遞

對(duì)射流閃蒸而言，整個(gè)過(guò)程伴隨著多相運(yùn)動(dòng)及相變過(guò)程，液相不斷地快速蒸發(fā)導(dǎo)致其動(dòng)量傳遞過(guò)程與單一的射流有很大區(qū)別[52]。具體地，在射流方向上，由于液相的閃蒸作用，射流沿下游的速度剛性急劇衰減，再加上蒸發(fā)汽化作用，使得主射流的速度方向矢量發(fā)散。同時(shí)，由于蒸發(fā)熱形成的擴(kuò)散，造成在徑向上的動(dòng)量出現(xiàn)膨脹行為。因此，上述行為的發(fā)生，導(dǎo)致了射流閃蒸過(guò)程中動(dòng)量傳遞出現(xiàn)較大的混亂特性[53]。研究表明，受到射流的混亂運(yùn)動(dòng)影響，在閃蒸初期，射流液相極容易與周圍液相碰撞發(fā)生相互作用。同時(shí)，這種碰撞作用進(jìn)一步改變了閃蒸過(guò)程[54]。Tonini等[55]利用模型計(jì)算的方式，證明處于蒸發(fā)狀態(tài)的液相發(fā)生碰撞時(shí)，其表面形變曲率越大，對(duì)應(yīng)處蒸發(fā)的濃度梯度也越大。上述研究表明，碰撞對(duì)液相產(chǎn)生的形變會(huì)促進(jìn)液相蒸發(fā)。此外，射流動(dòng)量特性也能直接影響閃蒸傳質(zhì)，即在射流初始速度較大時(shí)，閃蒸效率明顯提高。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，是由于初始動(dòng)量越大，射流影響范圍也越廣，使閃蒸發(fā)生的空間不斷擴(kuò)大，進(jìn)而強(qiáng)化了閃蒸過(guò)程。

3.2 射流閃蒸過(guò)程中的熱量傳遞

射流閃蒸的熱量傳遞，受到射流液相運(yùn)動(dòng)與蒸發(fā)耦合過(guò)程的影響，從而導(dǎo)致體系內(nèi)傳熱過(guò)程十分復(fù)雜。事實(shí)上，射流閃蒸中熱量的傳遞行為，直接主導(dǎo)閃蒸過(guò)程的優(yōu)劣。因此，對(duì)射流閃蒸傳熱的研究多集中在閃蒸傳熱方面。

射流閃蒸階段的主要傳熱方式，有對(duì)流、導(dǎo)熱、相變傳熱[56]。對(duì)于閃蒸過(guò)程，相變傳熱具備獨(dú)有的特點(diǎn)，即從相變換熱角度來(lái)看，液相閃蒸成為氣相時(shí)，液相熱量首先以顯熱的形式釋放，被發(fā)生相變所需的潛熱所吸收，從而快速的完成相轉(zhuǎn)變過(guò)程。Ji等[57]以此為基礎(chǔ)，通過(guò)分析閃蒸過(guò)程中的可用顯熱與蒸發(fā)所需能量關(guān)系，得到閃蒸與Ja數(shù)之間的關(guān)聯(lián)，證實(shí)了熱量傳遞會(huì)對(duì)閃蒸過(guò)程產(chǎn)生影響。從熱量擴(kuò)散的角度，液相經(jīng)閃蒸得以汽化，形成的氣相具有很強(qiáng)的擴(kuò)散性。隨后，熱量再通過(guò)氣相攜帶作用進(jìn)行快速傳遞。正是得益于氣相對(duì)熱量的攜帶作用，閃蒸過(guò)程中的熱量在空間中迅速傳遞。以上2個(gè)因素的共同作用，促進(jìn)了熱量的傳遞過(guò)程，從而提高閃蒸過(guò)程傳熱效率[58]。

3.3 射流閃蒸過(guò)程中的質(zhì)量傳遞

前2部分關(guān)于射流閃蒸中的傳遞分析表明：動(dòng)量傳遞和熱量傳遞，是促進(jìn)射流閃蒸傳質(zhì)的關(guān)鍵因素。因此，對(duì)射流閃蒸的傳質(zhì)過(guò)程分析，一般以這2項(xiàng)參數(shù)作為主要考慮的影響因素。

閃蒸作為傳質(zhì)進(jìn)行的主體階段，無(wú)論是液相汽化蒸發(fā)，還是揮發(fā)性氣體揮發(fā)等，其傳質(zhì)過(guò)程遵循氣相的擴(kuò)散規(guī)律，即對(duì)于閃蒸形成的氣相擴(kuò)散過(guò)程，其基本的擴(kuò)散方式為濃度擴(kuò)散。此過(guò)程中，蒸汽相濃度的大小受傳熱過(guò)程的影響，也就是熱量的傳遞快慢直接決定氣相擴(kuò)散的快慢[59]。Markadeh等[60]分析得到，處于蒸發(fā)條件下的液滴，在蒸發(fā)初始階段熱量傳播速率大于蒸汽質(zhì)量傳播速率，而在蒸發(fā)后半段，質(zhì)量傳播速率大于熱量傳播速率。這是由于蒸發(fā)初期蒸汽濃度低，導(dǎo)致濃度梯度推動(dòng)的傳質(zhì)過(guò)程緩慢。隨著蒸發(fā)不斷進(jìn)行，質(zhì)量擴(kuò)散逐漸受對(duì)流傳質(zhì)擾動(dòng)等影響，其傳質(zhì)作用增強(qiáng)。

然而，以上是針對(duì)閃蒸理想化的濃度擴(kuò)散過(guò)程，而實(shí)際的射流閃蒸傳質(zhì)過(guò)程稍顯復(fù)雜。以射流碰撞破碎閃蒸為例，射流形成的復(fù)雜液相運(yùn)動(dòng)，造成液滴破碎、相鄰液相互影響等結(jié)果，導(dǎo)致閃蒸傳質(zhì)的分析，不能簡(jiǎn)單地采用傳質(zhì)擴(kuò)散模型。因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，還需要輔以模擬的方式加以分析。Castanet等[61]利用實(shí)驗(yàn)與模擬的方式，分析了處于強(qiáng)制蒸發(fā)條件下相鄰液滴的蒸發(fā)行為。研究發(fā)現(xiàn)，在蒸汽邊界層內(nèi)，傳質(zhì)主要受擴(kuò)散控制，液滴之間間距越小，相鄰液滴蒸發(fā)受到干擾，從而導(dǎo)致傳質(zhì)性能急劇減小。

4 結(jié)論

射流閃蒸作為一個(gè)強(qiáng)傳熱傳質(zhì)過(guò)程，伴隨著射流運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量傳遞、溫度變化的熱量傳遞及閃蒸作用導(dǎo)致的質(zhì)量傳遞。以上3個(gè)過(guò)程受射流條件和閃蒸條件的共同影響，三者的變化情況相互影響。因此，在研究射流閃蒸過(guò)程的傳遞現(xiàn)象中，常把3個(gè)過(guò)程綜合起來(lái)進(jìn)行分析。

射流技術(shù)和閃蒸技術(shù)在各自領(lǐng)域均有針對(duì)性的應(yīng)用實(shí)施。射流閃蒸耦合技術(shù)兼具兩者的特性，進(jìn)一步拓展了應(yīng)用范圍。由于具備明顯的優(yōu)勢(shì)，將有利于以射流閃蒸為基礎(chǔ)，逐步推進(jìn)其工業(yè)化進(jìn)程。然而，目前關(guān)于射流閃蒸耦合強(qiáng)化機(jī)制的研究較少，限制了耦合強(qiáng)化技術(shù)在工業(yè)過(guò)程中的應(yīng)用。