Numerical study of single droplet drying in an acoustic levitator before the critical point of time
Numerical study of single droplet drying in an acoustic levitator before the critical point of time
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声悬浮器中临界时间点前单液滴干燥的数值研究
DOI：
10.1016/j.ces.2021.117149
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发表时间：
2022
影响因子：
4.7
通讯作者：
Bänsch
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bänsch
当使用声悬浮器进行单液滴干燥研究时，必须意识到其对传热和传质的显著影响。在本文中，我们提出了一个模型的第一干燥阶段的声悬浮水滴含有悬浮固体。我们的数值模拟考虑了声悬浮器的实际几何形状和悬浮液滴的变形。文献中的经验数据被用来验证我们的单液滴悬浮和干燥模型的情况下，纯水和二元水麦芽糊精液滴。我们发现，悬浮液滴内的声流有延迟的作用，其临界点的时间时，溶质形成一个固体外壳的自由相边界。此外，声波长度的温度依赖性对声悬浮器的性能有至关重要的影响。
When using an acoustic levitator to perform single droplet drying studies, one has to be aware of its significant impact on the heat and mass transfer. In this paper, we propose a model for the first drying stage of an acoustically levitated water droplet containing suspended solids. Both the realistic geometry of the acoustic levitator and the deformation of the levitated droplet are taken into account by our numerical simulations. Empirical data from the literature are used to validate our single droplet levitation and drying model in case of pure water and binary water-maltodextrin droplets. We found that the acoustic streaming inside the levitated droplet has a retarding effect on its critical point of time when the solute forms a solid crust at the free phase boundary. Moreover, the temperature dependence of the sound wave length turned out to have a crucial impact on the performance of the acoustic levitator.
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