含濕多孔介質熱濕傳遞機理實驗研究及數值模擬分析.pdf

1、含濕多孔介質熱質傳遞問題是自然界和生產生活中廣泛存在的現象，因此對多孔介質傳熱傳質過程進行研究具有非常重要的應用意義及科學價值。含濕多孔介質微細觀層面熱質傳遞過程決定宏觀傳遞現象，從孔隙尺度認識含濕多孔介質熱質傳遞過程和機理對進一步了解含濕多孔介質熱質傳遞的宏觀性質很有幫助。
　　本文以不同含濕率的沙子作為多孔介質研究對象，利用CCD結合體式顯微鏡通過實驗觀察了不同含濕沙子孔隙尺度的水分形態(tài)分布，同時對沙子在加熱條件下的水分擴散形

2、態(tài)進行了實驗觀察與分析，從孔隙尺度對含濕多孔介質熱質傳遞機理進行分析。實驗觀察發(fā)現，低含濕率時，液體在試樣內部主要以液橋形式存在，隨著加熱進行，近熱源區(qū)域水分蒸發(fā)，與遠離熱源區(qū)域形成濃度差，但是此時水分不連通，液體不能在不同孔隙間“跳躍”，因而較遠區(qū)域的液體也無法向近熱源區(qū)域擴散。而高含濕率時，液體主要以聯通水形式存在，因為此時水分相互連通，遠離熱源區(qū)域的液體會在毛細力的驅動下向近熱源區(qū)域流動。
　　在實驗基礎上，建立了多孔介質熱

3、質傳遞模型，模型中引入毛細系數，根據液體在孔隙內的分布形態(tài)來考慮毛細壓差引起的液體流動。
　　對加熱條件下含濕多孔介質溫度分布和水分分布進行了實驗研究和模擬分析，結果表明，低含濕率時，不考慮毛細力的驅動引起的液體流動時，模擬計算結果與實驗結果較接近，而考慮毛細力的驅動引起的液體流動時模擬結果與實驗結果相差較大，因此低含濕率時可忽略不同區(qū)域間含濕率不同而產生的毛細壓差引起的液體流動。高含濕率時，考慮毛細力驅動引起的液體流動時，模擬結