Испарение бинарных жидких смесей из капилляров в различных температурных режимах

• Автор: Фельдблюм, Александр Семенович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Калинин
• Количество страниц: 173 c. : ил

I. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ ЯВЛЕНИЯ ПАРООБРАЗОВАНИЯ В КАПИЛЛЯРАХ
1.1. Диффузионный и конвективный массоперенос
1.2. Испарение жидкостей из капилляров с учетом
адсорбции и при наличии пленочного переноса
1.3. Парообразование в капиллярах в переходном, вязком и свободномолекулярном режимах
1.4. Некоторые физико-химические свойства растворов
1.5. Испарение бинарных жидких смесей из капилляров
П. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ТЕОРИЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ИСПАРЕНИЯ
БИНАРНЫХ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ ИЗ КАПИЛЛЯРОВ
2.1. Общая постановка задачи
2.2. Гидродинамическое описание течения трехкомпонентной газовой смеси в капилляре в диффуионном режиме
2.3. Изотермическое испарение бинарных смесей из
капилляров в вязком и переходном (между стефа-новским и вязким) режимах
2.4. Влияние неравновесности концентраций компонентов в жидкой фазе на испарение бинарных смесей
из капилляров
2.5. Расчет величины охлаждения мениска в процессе
испарения жидкостей из капилляров

Ш. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА
ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Описание экспериментальной установки
3.2. Определение радиуса капилляров
3.3. Методика проведения экспериментов
ІУ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ИСПАРЕНИЯ ДВУХКОМЛОНЕНТНЫХ СМЕСЛИ ИЗ КАПИЛЛЯРОВ
4.1. Испарение бинарных азеотропних смесей из капилляров
4.2. Испарение бинарных неазеотропных смесей из капилляров в диффузионном режиме
4.3. Влияние температуры на характер процесса испарения двухкомпонентных смесей из капилляров
4.4. Определение . равновесных концентраций компонентов на мениске
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА

Учение о процессах тепло- и массопереноса в дисперсных системах является одним из важнейших разделов современной науки, включающим в себя целый комплекс знаний из теплофизики, гидрогазодинамики, молекулярной физики, термодинамики и физико-химии дисперсных систем. Изучение вопросов тепло- и массопереноса имеет большое прикладное значение, позволяющее, в частности, управлять и интенсифицировать различные технологические процессы в целом ряде отраслей народного хозяйства (химической, пищевой, деревообрабатывающей, строительной и топливной промышленности, сельском хозяйстве и др.). Особую роль при этом играют процессы испарения, сопровождающие целый ряд физических явлений.
Исследования, посвященные изучению процессов фазовых переходов жидкостей в реальных и модельных капиллярно-пористых телах проводятся уже на протяжении свыше ста лет. По данному вопросу опубликовано большое число работ, краткий обзор которых сделан ниже. Однако явление это настолько сложно и многообразно, что существует еще значительный круг вопросов, требующих детального рассмотрения.
Сложность описания процессов тепло- и массопереноса в пористых средах различной структуры и состава состоит в том, что в общем случае, наряду с чисто теплофизическими и гидродинамическими задачами необходимо также учитывать процессы физико-химического взаимодействия жидкости с твердой газовой фазами.
Сюда, в частности, относятся изменения свойств жидкостей в граничных слоях под действием молекулярных сил, адсорбционные явления, термические эффекты, взаимная растворимость жидкостей и т.п. Кроме того, кинетика процессов внутреннего массопереноса

ции (время установления равновесных полей концентрации) в газовой фазе по сравнению со временем испарения, потоки паров компонентов полагаем установившимися для любого положения движущегося мениска.
Как было показано выше, величины плотностей потоков в той или иной степени (в зависимости от режима испарения) определяются величиной давления насыщенных паров над границей раздела жидкость-газ. Поскольку испарение происходит с поверхности, то изменение свойств поверхностного слоя должно приводить к смене условий равновесия между жидкостью и паром над ней. В частности, на условия равновесия, а, следовательно, и на давление насыщенного пара оказывает влияние кривизна поверхности жидкости /77/. Относительное давление насыщенного пара над искривленной поверхностью мениска в капилляре может быть определено по уравнению Кельвина-Томсона /78/:
1-е,р(-ст^с“в)-
где Р и - давления насыщенного пара над искривленной и
плоской поверхностями соответственно ; 6 - коэффициент поверхностного натяжения жидкости ; 9 - величина краевого угла смачивания ;
Оценки, проведенные по формуле (2.11) показывают, что,
например, в случае воды при температуре Т=300К в капилляре

радиусом Г =0Дмкм значение =1,01, а в капилляре радиусом
. р Г5
Г=1 мкм —р- =1,001. В случае других жидкостей относительное давление насыщенных паров имеет тот же порядок величин.