PDF《液态介质中淬火冷却的四阶段理论》

4 所示. 图4中,上排表示在波动引起的气液接触点 处可能形成的两类平衡接触角.下排表示在 相同条件下,把同样的液体滴到相同的水平 固体表面上所形成的两类平衡液滴的形状. 其中,左

图表示液体对固体表面?润湿,因 此接触角小于 90°时的情况.右

图表示液体对 固体表面有润湿性,因此接触角大于 90°时的 情况.在左上图中,由于瞬时接触点产生的 接触角?已经接近?润湿条件下的平衡接触 角,接触区就?可能向蒸汽膜区扩展.因为 ?能扩展,高温的固体表面很快就会把接触 区的液体变成蒸汽.其结果,接触点很快消 失.完整蒸汽膜得以维持.而在右上图所示 的情况下,液体和固体表面的接触区是否能 继续扩大,将决定于液体对固态表面的润湿 性大小.液态介质对固体表面的润湿性越好 (接触角越大),接触区的扩展速?就越快.在固体表面温??太高,比如?超过 T0,且接触区边界的 扩展速?足够快,能保证接触部的液体?马上被汽化时,该接触区就会持续向固体表面区扩展.本文把 能够成功扩展下去的上述接触点称为 超前扩展点 .说它 超前 ,是因为当时固体表面温?还远高 于T*.接触区的扩展过程,也就是蒸汽膜笼罩区的缩小过程.固体表面上蒸汽膜区的边界,是固、气、 液三相区的交界线.以下简称 三相交界线 ,或者 交界线 .交界线的移动反应的是液、固接触区 的扩大过程.缓慢的交界线移动可以直接观测到.较快的交界线移动,可以用摄像加以记录. 如果液体对固体表面有较好的润湿性,三相交界线达到表面张?平衡时,交界线部位应当具有图

4 之右 上图所示的平衡关系.但是,在扰动引起瞬时接触点时,接触点部位应当具有图

4 之左上图所示的情形. 显然,在该处三个表面张?没有达到平衡.在向平衡关系的过渡过程中,交界线就会自动向蒸汽膜区推 进,如图

5 所示.

3、关于爆炸声响的产生原因(推测):当扩展速?非常快时,蒸汽膜中的水蒸气被推成偏向一侧的大 气泡.该大气泡因深入温?较低的液层而被迅速?凝.蒸汽?凝的结果,在原来气泡所在位置,形成? 一个有一定真空?的偏心真空球.周围的液体在填补该真空区时发生冲撞,就产生?爆炸声响,如图

6 所示. a)液体?润湿固体表面 b)液体润湿固体表面 图4两类?同的平衡接触角 图5在三相交界线上,因三个表面张?的关系趋于平衡而 引起交界线的扩展 图6爆炸声响的产生过程(推测) 据资?介绍 , 由高温水蒸气在较?的水中?凝而引起爆炸声响, 叫做 ?凝爆炸 [2] 或者 水锤现象 [3] . 按照上述思?,我们确定?几个实验观测内容:一是找出至少一个可能使蒸汽膜厚?发生起伏的扰动因 素.二是用事实证明出现超前扩展点是一种普遍现象.三是验证关于爆炸声响产生原因的推测;

或者找 到另外的成因. 二 实验方法和试验内容 为减少表面氧化的影响和避免?却过程中的 相变,选用?在加热和?却过程中无相变的 耐热?锈钢来加工成试样.为?避开形状因 素的影响,采用的主要是直径 30mm 和60mm 的球体试样.为保证球体的吊挂部位?成为 超前扩展点,球体上的吊挂部位稍凹下去? 一点,并采用很细的电炉丝来吊挂球体,如图7所示. 为?于观测和摄像,主要选用无色透明?却 介质品种.如清水,盐水、优质矿物油基础 油、快速淬火油、汽?液匀速?却液,以及 PAG 淬火液. 用普通摄像机摄像.摄像速?为每秒