冻结液滴融化过程中的表面及界面演化特性分析

作者：张哲^*; 郎元路; 吴巧燕; 陈佳楠; 计宏伟; 李星泊; 马妍; 陶柳倩; 谯春艳; 王瑾悦

来源：化工进展, 2022, 41(S1): 1-14.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2021

• 液滴
• 融化过程
• 表面
• 界面
• 演化特性

液滴在血浆储存、航空航天等技术领域广泛存在，而其机理研究主要集中在冻结阶段，对融化阶段的研究则相对较少。故此，本文通过液滴可视化实验，发现并归纳了冻结液滴在不同材料表面、不同基底温度下融化过程的动态表面及界面演化模式，总结了液滴表面扩散系数、高度系数、相界面偏离度等形态演化参数与相变时间之间的变化规律并对其展开分析。结果表明：冻结液滴存在3种不同的表界面演化模式；在熔融中后阶段，金属材料（纯铝板、镀锌板）表面冻结液滴的冰相区以颗粒群状分布态融化，冰晶结合度低，而高分子聚合物材料[有机玻璃（PMMA）及聚氯乙烯（PVC）试板]表面冻结液滴的冰相区呈块状分布态融化，冰晶结合度高；金属类材料表面冻结液滴的相变速率高于聚合物类材料表面冻结液滴的相变速率，金属表面相变时间在100s以内，而聚合物表面冻结液滴的相变时间在300s以内；金属表面最大扩散系数分布区间为0.950～1.021，聚合物表面最大扩散系数分布区间为1.000～1.076，温度高，则各类材料表面液滴的微观前驱膜移动受阻，液滴的表面润湿过程受阻；金属表面冻结液滴的高度系数及冰相高度变化率受冰相区变化影响，聚合物表面则主要受温度影响；温度升高会使热量传递过程不稳定，加剧聚合物表面冻结液滴偏离度位移的波动性。

• 单位
  天津商业大学