静电场作用下介电球形液滴的蒸气压及平衡半径

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.220007

华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2023, Vol. 51 ›› Issue (2): 131-136.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.220007

所属专题： 2023年物理学

静电场作用下介电球形液滴的蒸气压及平衡半径

韩光泽陈俊岩

华南理工大学物理与光电学院，广东广州 510640

收稿日期:2022-01-05 出版日期:2023-02-25 发布日期:2023-02-01
通信作者: 韩光泽（1964-），男，博士，教授，主要从事工程热物理研究。 E-mail:phgzhan@scut.edu.cn
作者简介:韩光泽（1964-），男，博士，教授，主要从事工程热物理研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51937005)

Vapor Pressure and Equilibrium Radius of Dielectric Spherical Droplet Under Electrostatic Field

HAN Guangze CHEN Junyan

School of Physics and Optoelectronics，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China

Received:2022-01-05 Online:2023-02-25 Published:2023-02-01
Contact: 韩光泽（1964-），男，博士，教授，主要从事工程热物理研究。 E-mail:phgzhan@scut.edu.cn
About author:韩光泽（1964-），男，博士，教授，主要从事工程热物理研究。
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(51937005)

摘要/Abstract

摘要：

液滴的凝结与蒸发是一种相变过程，它既是一种高效的传热传质过程，又与环境气候变化密切相关。实验表明，静电场对液滴的形成过程有重要的影响，是一种有效的强化传热传质方式，也与雷电雨的形成有关。本文基于相平衡理论，利用电场作用下的热力学方程导出了静电场作用下球形介电液滴内外的压强差、蒸气压以及液滴平衡半径的数学表达式。采用数值计算的方法，利用该数学表达式对液滴的形成过程进行了分析。结果表明，与没有电场作用相比，静电场作用下介电液滴内外的压强差、蒸气压以及平衡半径都有增加。蒸气压和平衡半径增加将加速液滴的蒸发过程，因此静电场作用能够促使液滴的快速蒸发。该结论与实验相符，可为相关的理论研究及工程应用提供参考。

关键词: 静电场, 介电球形液滴, 内外压强差, 蒸气压, 平衡半径

Abstract:

The condensation or evaporation of droplet is a phase change process, which is not only an efficient heat and mass transfer process, but also has a close relation with the change of the environmental climate. Experimental results show that the electrostatic field has a big influence on the formation of droplet, and it is an effective way to enhance heat and mass transfer and it’s also related to the formation of lightning and rain. Based on the phase equilibrium theory, this paper derived the mathematical expressions of pressure difference, vapor pressure and equilibrium radius of spherical dielectric droplet under electrostatic field by using the thermodynamic equations with the effects of electric field. By means of numerical calculations, it analyzed the formation process of droplet with these mathematical expressions. The results show that the pressure difference, vapor pressure and equilibrium radius of dielectric droplet under electrostatic field are increased compared with those without electric field. The increase of vapor pressure and equilibrium radius will accelerate the evaporation process of droplet, so the electrostatic field can promote the evaporation of droplet. This conclusion is consistent with the experiments and can provide reference for related theoretical researches and engineering applications.

Key words: electrostatic field, dielectric spherical droplet, difference of internal and external pressure, vapor pressure, equilibrium radius

中图分类号:

TB131

韩光泽, 陈俊岩. 静电场作用下介电球形液滴的蒸气压及平衡半径[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(2): 131-136.

HAN Guangze, CHEN Junyan . Vapor Pressure and Equilibrium Radius of Dielectric Spherical Droplet Under Electrostatic Field[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition), 2023, 51(2): 131-136.

图/表 4

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Vapor Pressure and Equilibrium Radius of Dielectric Spherical Droplet Under Electrostatic Field

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