水-丙酮液滴的对流蒸发
Application ID: 125201
本模型描述由高浓度丙酮和水溶液构成的液滴的蒸发过程，涵盖了相界（液-气边界）上的化学物质传递和传热，以及多相流的耦合现象。
液滴在具有指定相对湿度的气体射流的冲击下，其表面的水和丙酮的蒸汽压超过射流的蒸汽压，从而引起蒸发。由于气流沿着液滴表面流动，射流会加速蒸发过程。模型中还考虑了蒸发热的影响，导致液滴温度在蒸发过程中逐渐下降。由于丙酮的蒸汽压较高，其蒸发速度比水更快，使得液滴内部的成分会随时间发生变化。液滴的尺寸会显著减小，直至大部分丙酮从液滴中蒸发殆尽。当只剩下水时，液滴的蒸发速率会相应减缓。
本模型通过结合汽-液平衡、流体流动、传热和动网格功能进行定义。
本例使用浓物质传递 接口求解蒸汽和液滴中的质量传递问题，通过汽-液混合物界面 特征定义液滴表面的汽-液平衡，借助热力学系统 特征来获取蒸汽压值，并使用层流 接口求解蒸汽和液滴中的流体流动问题。其中结合使用流体-流体界面 特征和动网格 接口来跟踪液滴表面位置，同时考虑蒸发质量传递。最后，使用流体传热 接口求解蒸汽、液体以及液滴所在的大理石表面的温度。定义的成分相关属性在蒸汽和液体中均得到了应用。
本模型包含两个研究。第一个研究用于初始化液滴形状，此时仅求解流体流动和动网格问题。在第二步中，通过求解所有耦合物理场接口并跟踪界面来模拟蒸发过程。
案例中展示的此类问题通常可通过以下产品建模:
您可能需要以下相关模块才能创建并运行这个模型，包括：
- COMSOL Multiphysics® 和
- 以下模块之一： 电池模块, CFD 模块, 化学反应工程模块, 或 燃料电池和电解槽模块 和
- 以下模块之一： 电池模块, 化学反应工程模块, 燃料电池和电解槽模块, 或 气液属性模块 和
- 以下模块之一： CFD 模块, 化学反应工程模块, 微流体模块, 或 聚合物流动模块 和
- 以下模块之一： 电池模块, 化学反应工程模块, 腐蚀模块, 电化学模块, 电镀模块, 或 燃料电池和电解槽模块
建模所需的 COMSOL® 产品组合取决于多种因素，包括边界条件、材料属性、物理场接口及零件库，等等。不同模块可能具有相同的特定功能，详情可以查阅技术规格表，推荐您通过免费的试用许可证来确定满足您的建模需求的正确产品组合。如有任何疑问，欢迎咨询 COMSOL 销售和技术支持团队，我们会为您提供满意的答复。