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对于不同工质这种强化效果的差异,以往的研究多数从电荷松弛时间这一角度做了定性分析,认为液体的电荷松弛时间越短,EHD作用越明显。当电荷松弛时间远大于汽泡跃离时间时,则电场对汽泡无影响。例如:R123以及R11/C2H5OH(2%)混合工质的强化效果均比R11好,因前两者的电荷松弛时间分别为0.89×10-3s和0.92×10-3s,远小于R11的1.3s。
通过边界条件控制和电场方程求解,讨论了不同工质的电场分布情况和介电常数对电场均匀性的影响。假设液体工质各向同性,线性均匀,形状保持球形不变,且表面不存在自由电荷,则电势ф满足拉普拉斯方程。取对称轴为Z轴电场方向,相应的拉普拉斯方程在圆柱坐标系中表示为:
(2-2)气-液分界面的边界条件为:(2-3)
电极两端的边界条件为: (2-4)
通过求解ф可以进一步得到电场的分布情况。实验结果表示随着工质介电常数的增加,沿气泡圆心水平截面方向两侧场强逐渐增强,顶部附近场强逐渐变弱,而靠近加热面的影响不大。如图2.3所示,介电常数越大,气泡表面场强分布越不均匀,从而使表面所受应力极不均匀,沿电场方向拉伸,气泡与周围液体接触面积增加,传热得到强化。
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