Закономерности неизотермического роста капель жидкости в парогазовой среде и изотермического роста пузырьков газа в растворе газа в жидкости

• Автор: Гор, Геннадий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Динамика роста частиц новой фазы при фазовых переходах первого рода

1.1. Рост капель в парогазовой среде

1.2. Рост пузырьков в пересыщенном газом жидком растворе

1.3. Роль роста частиц в кинетике фазовых переходов

1.4. Основные результаты главы 1

ГЛАВА 2. Автомодельное решение нестационарной задачи неизотермической конденсации пара на растущей в диффузионном режиме капле
2.1. Нестационарное поле концентрации пара вокруг растущей в диффузионном режиме капли

2.2. Нестационарное поле температуры вокруг растущей в диффузионном режиме капли

2.3. Приближение большой плотности жидкости в капле
2.4. Сильное проявление эффектов выделения теплоты конденсации
2.5. Слабое проявление эффектов выделения теплоты конденсации
2.6. Оценка основных характеристик неизотермической конденсации пара на растущей в диффузионном режиме капле
2.7. Основные результаты главы
ГЛАВА 3. Нестационарная теория диффузионного роста пузырька газа
в пересыщенном растворе газа в жидкости
3.1. Общие представления о росте пузырька газа в газированном жидком растворе
3.2. Соотношения автомодельной теории
3.3. Рост пузырька в растворе в зависимости от растворимости газа
и пересыщения раствора
3.4. Случай стационарной теории
3.5. Условия применимости теории
3.6. Основные результаты главы 3
ГЛАВА 4. Диффузионный рост газового пузырька в пересыщенном растворе газа в жидкости при учете сил Лапласа
4.1. Уравнение баланса числа молекул газа в пузырьке
4.2. Три стадии роста пузырька

4.3. Времена протекания последовательных стадий и выход на автомодельный режим роста пузырька
4.4. Динамика роста пузырька при учете нестационарности диффузионного потока
4.5. Основные результаты главы
Выносимые на защиту основные положения диссертации
Приложение 1 '
Литература
Благодарности

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Фазовые переходы первого рода - явления широко распространенные как в природе, так и в технике. Фундаментальной задачей при изучении фазового перехода первого рода является описание эволюции всей системы, состоящей из метастабильной фазы и зарождающихся и растущих в ней частиц стабильной фазы. Частной задачей при этом является нахождение закономерностей роста отдельной частицы повой фазы.
Зарождение и рост капель в парогазовой среде имеет первостепенное значение для физики атмосферы. В последние годы изучение процессов испарения и конденсации в атмосфере стало особенно актуально в контексте проблемы глобального потепления.
Другой важной задачей является описание роста газовых пузырьков в пересыщенном газом жидком растворе. Решение этой задачи необходимо для технологических процессов при создании микропористых материалов, а также при изучении поведения вулканических газов, растворенных в магматических расплавах.
Интерес к рассмотрению нестационарных задач роста частиц стимулировал предложенный недавно А. П. Грининым новый подход к описанию кинетики начальной стадии фазового перехода (так называемое „приближение ближайшего соседа“). Этот подход учитывал неоднородность и нестациопарность потребления частицами вещества.
Настоящая работа является частью исследования фазовых переходов первого рода, проводимого в течение трех десятилетий на кафедре статистической физики Санкт-Петербургского государственного университета в научно-педагогической школе профессора Ф. М. Куни.
Цель работы. Целью настоящей работы является построение теоретического описания нестационарного диффузионного роста частиц новой

Здесь х - коэффициент температуропроводности пассивного газа. Сильное неравенство (2.3) позволяет не учитывать различия между коэффициентом температуропроводности парогазовой смеси и коэффициентом температуропроводности пассивного газа. Коэффициент х зависит, как и коэффициент Т, от концентрации пассивного газа пд обратно пропорционально
Нематематическая эквивалентность краевой задачи теплопроводности (2.29) - (2.32) задаче диффузии (2.4) - (2.7), позволяет положить
и при учете (2.12) и (2.16) свести дело на временах £ > Го к решению обыкновенного дифференциального уравнения
Граничное условие (2.36), аналогичное граничному условию (2.25), следует по физическим соображениям из начального условия (2.30) и граничного условия (2.32). Начальная температура То имеет таким образом и смысл постоянной во времени температуры на бесконечном удалении от капли.
Связь задачи теплопроводности с задачей диффузии осуществляется через равенство тепла, выделяющегося на капле при конденсации пара, и , тепла, отводимого от капли в парогазовую среду посредством теплопроводности. Запишем это равенство
Т(М) = Т(р),
(2.33)
(2.34)
с граничными условиями
Т(р)р=1 = Тл,
(2.35)
Т(р)р=оо = Т0.
(2.36)
7 Зп (£) = 3,1 №
(2.37)