闪蒸是一种伴随着强烈的热量和质量传递的相变过程,在多种工业领域,如海水淡化多级闪蒸、食物饮品干燥提纯、工业制盐、工业废水处理以及电子器件和航天器件冷却等方面都有着广泛的应用。本文通过设计并搭建静态闪蒸实验装置,主要对溶液的均质闪蒸过程开展了实验研究,分析了溶液闪蒸过程的不平衡性以及闪蒸波演化的动态过程,并从实验和理论方面分析了闪蒸过程中单汽泡成核生长的机理。本文的主要工作以及结论如下:在不同溶液过热度、真空腔初始压力和不同降压速率条件下,对纯水、NaCl溶液和乙醇溶液闪蒸过程中溶液的温度、压力、不平衡温差、不平衡分数等参数进行了实验测量,结果表明,闪蒸结束时的不平衡温差随着过热度的降低、真空腔初始压力的提高、降压速率的提高、NaCl溶液质量分数的减小以及乙醇溶液体积分数的增加而减小;同时,不平衡分数随着过热度的提高、真空腔初始压力的降低、降压速率的提高、NaCl溶液的质量分数减小和乙醇溶液体积分数的增加而减小。通过实验数据拟合出了闪蒸不平衡温差的实验关联式。为了揭示闪蒸现象的机理,对纯水、NaCl溶液闪蒸过程中的单气泡的生长过程进行了实验研究,并通过耦合动量方程、能量方程、导热方程、传质方程对溶液中的汽泡的生长过程进行了理论计算,理论结果与实验结果符合较好。分析可知,纯水和NaCl溶液闪蒸过程汽泡的生长半径随着过热度的提高、真空腔初始压力的降低而增大,并随着NaCl溶液质量分数的提高而减小。汽泡生长理论与实验不平衡性分析相一致。最后对纯水和NaCl溶液闪蒸过程闪蒸波演化过程的实验研究表明,闪蒸过程闪蒸波前峰面的最大深度及速度随着过热度的提高、真空腔初始压力的降低、降压速率的增加和NaCl溶液质量分数的提高而增加。