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空调及动力领域节能减排需要更好的传热形式,以降低能源消耗。珠状冷凝传热是一种高效的相变传热形式,广泛应用于各种换热设备中。对珠状冷凝传热的描述,主要包含液滴形状、界面相变传热和导热等因素,缺乏对外部蒸汽流动作用的研究。本文基于液滴微流动与相变传热的科学技术背景,以接近珠状冷凝中脱落直径的液滴为对象,研究流动蒸汽中毫米量级直径的冷凝液滴内部流动及传热特性,为全面认识珠状冷凝传热机理及相关应用提供理论依据。本文搭建了针对冷凝中单个液滴的可视化观测实验台,发现液滴底面的冷凝热流密度随蒸汽流速增加而增加。受液滴表面张力的作用,蒸汽流速增加对冷凝液滴的形状影响不大,但可在液滴内部形成对流作用,进而增强传热。为了更加直观了解液滴内部流动情况,在液滴内部添加示踪颗粒,用粒子速度成像方法测量了液滴内部流动速度场。实验结果表明,液滴受到蒸汽流动的剪切作用,内部存在明显的漩涡流动,并随着蒸汽流速的增加,漩涡流动的强度呈现正比例增加的趋势。在实验参数范围内,液滴内部流动速度约为主流蒸汽速度的2%-5%。在此基础上,提出了蒸汽流动中液滴的界面剪切力和传热热流模型,并进行了相应的流体动力学数值计算。结果表明,蒸汽流速对液滴内部流动及传热的强化作用与液滴接触角有关。只有在液滴接触角超过90°时,蒸汽流动才会较大程度的强化冷凝传热,传热系数比不考虑流动的情况高100%-250%;另外,当液滴接触角增加至120°时,接触角的变化对液滴内部流动及传热效果的影响减弱。与液滴纯导热模型相比,受蒸汽流动影响的内部流动模型传热系数较高。此外,研究发现蒸汽冷凝过程中重力对液滴内部流动的作用可以忽略。因此对于有一定流速的蒸汽冷凝过程,蒸汽在液滴-蒸汽界面处产生的界面切应力是驱动液滴内部流动的主要作用力,由此产生的内部流动可在一定程度上减小传热热阻,强化传热效果。