Экспериментальное исследование тепломассопереноса с фазовыми переходами в каплях сложного состава

• Автор: Мисюра, Сергей Яковлевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список условных обозначений

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССОВ ИСПАРЕНИЯ И ДЕСОРБЦИИ КАПЕЛЬ СЛОЖНОГО СОСТАВА НА ОТКРЫТЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ И В МИКРО И МИНИКАНАЛАХ, КРИЗИС КИПЕНИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕ-• НЕНИЯ РАСТВОРОВ

1.1. Форма капли на твёрдой поверхности

1.2. Испарение капли на поверхности твёрдого тела

1.3. Испарение капли при плёночном режиме кипения, кризис кипения

1.4. Десорбция водно-солевых растворов

1.5. Испарение растворов с летучими компонентами

Выводы по главе I

ГЛАВА II. ПОВЕДЕНИЕ КАПЕЛЬ ВОДЫ НА НАГРЕТОЙ ПО-ф ВЕРХНОСТИ
2.1. Экспериментальная установка и методика
2.2. Оценка погрешности измерений
2.3. Влияние объёма навески на испарение воды
2.4. Влияние материала стенки, её толщины и шероховатости поверхности на испарение
2.5. Динамика процесса парообразования внутри капли
2.6. Поведение навески воды на полированной позолоченной поверхности
2.7. Различные режимы испарения капли

2.8. Испарение капель и плёнки воды при горении гидратной системы
Выводы по главе II
ГЛАВА III. ОСОБЕННОСТИ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСОРБЦИИ КАПЕЛЬ ВОДНОГО РАСТВОРА СОЛЕЙ НА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА
3.1. Описание процесса десорбции
3.2. Тепловые измерения и визуализация десорбции капли
3.3. Изменение полного времени десорбции
3.4. Неизотермическая десорбция капель сложного состава
3.5. Эмульсионный режим кипения капель в мини каналах
3.6. Изменение концентрации соли по времени
3.6.1. Описание установки и экспериментальные данные
Выводы по главе III
ГЛАВА IV. ИСПАРЕНИЕ КАПЕЛЬ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЭТАНОЛА НА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА
4.1. Продолжительность переходной зоны кризиса теплообмена
4.2. Изменение массы капель смеси по времени, скорость испарения
4.3. Теплообмен капли на нагретой поверхности стенки
Выводы по главе IV
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА

Список условных обозначений
г - радиус, м V- объём, м3 к — высота, м t - время, сек
у - плотность потока вещества через межфазную поверхность, кг м'2 с"1 р - парциальное давление газа, Н м’2 т - масса, кг Т - температура, К
г,- - скрытая теплота испарения, Дж кг'1 С - концентрация,%
<7 - плотность теплового потока, Вт м
и - скорость потока, м с’
g - ускорение свободного падения, м с'
к - критерий устойчивости
О - коэффициент диффузии, м2 с'
а - коэффициент температуропроводности, м2 с'
Ь - длина волны, м
5 - толщина стенки, м
N - количество пузырьков в капле
х - длина, м
Р— площадь, м
Ср - удельная теплоёмкость, Дж кг''К''
Я - газовая постоянная, Дж кг^К'1 <2 - количество теплоты, Дж
Греческие символы
а - коэффициент теплоотдачи, Вт м'2К'] в - краевой угол смачивания, градус

разного размера на высоконагретых поверхностях десорбера. Исследование кризиса кипения капель раствора является важной технической и теоретической задачей. В работе [135] показано, что даже при очень низкой концентрации раствора соли возникает «взрывной» - очень быстрый распад капли и её испарение с образованием остатка соли на поверхности. Резкое повышение концентрации соли вблизи межфазной поверхности существенно тормозит диффузию воды к поверхности капли, вызывает дополнительный перегрев и распад капли при её касании поверхности стенки. Для солей устойчивая плёнка пара не образуется, что принципиально отличает их кипения других типов растворов. Первоначально задачи абсорбции и десорбции решались без учёта диффузии - только используя уравнение переноса тепла и уравнение движения, что давало большое несоответствие с экспериментом. Диффузия в жидкости -крайне инерционный процесс по сравнению с теплопроводностью (число Льюиса много меньше 1. Поэтому решение необходимо получать используя диффузионный перенос молекул воды в растворе. На сегодняшний день теория десорбции капель разрабатывается на базе теории абсорбции, представленной в монографии [55]. В основу теории неизотермической абсорбции положены ограничения: задача решается одномерная - нет продольного градиента концентраций и температуры; в выражении, связывающем концентрацию с температурой (1.10) константы кь к2 постоянны, так как парциальное давление пара считается на поверхности плёнки также постоянным; изменение коэффициента диффузии и числа Льюиса пренебрегается при малых изменениях концентрации и температуры в растворе, из условия постоянства парциального давления не рассматривается задача диффузионного переноса в парогазовой среде. Данные упрощения позволили сильно ограничить задачу, но приводят к аналитическим решениям, которые достаточно сложно получить для общего случая.
С1 = к1-к2Т[, (1.10)
Для неизотермического случая получено следующее выражение