Page 47 - 《真空与低温》2026年第2期

166 真空与低温 第 32 卷 第 2 期

0 0
−2 −2
−4 −4
质心y坐标/mm −6 质心y坐标/mm −6

−8
−8
−10
−12
−12 94 K −10 94 K
98 K 98 K
−14 102 K −14 102 K
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 20 40 60 80 100 120 140
时间/ms 时间/ms
（a）重力水平1.00 g 0 （b）重力水平0.03 g 0
图 6 不同入口温度条件下气泡质心的位置随时间的变化过程
Fig. 6 The variation process of the bubble centroid position with time under different inlet temperatures.

2.3 温度对于泡破压力的影响 图 8 中展示了临界泡破压力（p c = p im −p o ）随入
本节研究了入口温度对网幕气液分离性能的 口温度 T 3 的变化规律。
影响。实验中首先将入口压力调至 0.22 MPa，随
0.30 1.00g 0
后逐步升高入口压力 pᵢ，以增加网幕两侧的压力 0.03g 0
差。通过高速成像实时监测网幕上方气泡行为，当 0.25
出现气泡突破时，记录此时的入口压力 p im 。将 0.20
网幕两侧的压力差定义为 p c = p im - p o ，其中 p c 即为 临界压力/MPa 0.15
临界泡破压力。在不同入口温度下测量的临界泡 0.10
破 压 力 数 据 用 于 分 析 温 度 变 化 对 分 离 效 率 的
0.05
影响。
0
图 7 （a）、 （b）分 别 为 常 重 力 （1g 0 ）与 微 重 力
96 97 98 99 100 101 102
（0.03g 0 ）下 的 上 腔 气 泡 突 破 形 态 。 入 口 温 度 为
入口温度T 3 /K
T 3 = 98 K，液氧实验腔压力为 pₒ= 0.22 MPa，常重力
入口压力为 p i = 0.28 MPa，微重力入口压力为 p i = 图 8 临界泡破压力随入口温度（T 3 ）的变化
0.46 MPa。常重力下，浮力主导气泡运动，使其快 Fig. 8 The variation of the critical pressure difference with the
inlet temperature（T 3 ）
速分散上升，突破时呈现多分散小气泡群特征；微
重力下，浮力主导作用被削弱，气泡更依赖表面张 由图 8 可以看出，当 T 3 从约 96 K 升高至 102 K
力、热质交换等作用，难以快速分散，易聚并或保 时，临界泡破压力呈单调线性递减趋势。以常重力
持较大个体，突破时呈现大尺寸气泡特征。 为例，在 T 3 = 96 K 时，临界泡破压力为 0.042 MPa；
随着 T 3 持续升高，临界泡破压力逐步降低，T 3 =

102 K 时临界泡破压力约为 0.011 MPa。一方面，随
着温度升高，液体对气泡的冷凝作用减弱，使得气
泡在突破前能够保持较大直径，更大的气团冲击
网幕形成气体突破的连续通道，使得气泡更容易
不锈钢筛网
突破。同时较高温度的网幕对气泡的冷凝作用降
（a）1.00 g 0 （b）0.03 g 0
低，气泡更容易穿透网幕。另一方面，温度升高使
图 7 不同重力下气泡突破形态 液体分子平均动能增大，热运动加剧，液体表面分
Fig. 7 Bubble breakthrough morphology under different 子间内聚力被削弱，直接造成表面张力系数降低；
gravity levels 4σ
根据 Young-Laplace 方程，理论突破压力为 ∆p =
D P