Теория роста и испарения аэрозольных капель во внешней газовой среде

• Автор: Знак, Наталия Евгеньевна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава I Обзор теорий квазнстационарного испарения и конденсационного роста капель жидких веществ

1.1 Испарение неподвижных капель чистых веществ в бинарных газовых смесях

1.2 Испарение капель растворов

I
ГЛАВА Квазистационарное испарение и конденсационный рост однокомнонентной сферической капли в бинарной газовой смеси
2.1 Прямое влияние коэффициента испарения жидкости капли на испарение однокомпонентной сферической капли 2.2 Влияние термодиффузии, эффекта Дюфура и энтальпии на испарение однокомпонентной сферической капли 2.3 Основные результаты и выводы
ГЛАВА III Квазистационарное испарение и конденсационный рост двухкомпонентной сферической капли в тройной газовой смеси

3.1 Прямое влияние коэффициента испарения жидкости капли

на испарение двухкомпонентной сферической капли

3.2 Влияние термодиффузии, эффекта Дюфура и энтальпии на
испарение двухкомпонентной сферической капли
3.3 Основные результаты и выводы
Заключение
Список литературы


В работе получена также зависимость, позволяющая оценивать вызванное испарением капли понижение температуры ее поверхности. На возможность существования скачка концентрации у поверхности капли впервые указал в г. Ленгмюр . В г. Фукс получил соотношения, позволяющие приближенно учитывать влияние слоя Кнудсена на процесс испарения . При их выводе Фукс исходил из того, что процесс переноса тепла и молекул в окрестности капли протекает двухстадийно. Через область, непосредственно прилегающую к поверхности капли, передача массы происходит молекулярным течением и описывается уравнениями молекулярной теории. Толщина этой области пропорциональна средней длине свободного пробега молекул газа. За пределами этой области перенос молекул происходит за счет диффузии и в соответствии с законом ФикаЛапласа. Этот метод вывода называют методом граничной сферы. Другой приближенный метод учета скачка концентрации называют методом серой поглощающей сферы МСПС. В его основе лежит решение задачи об определении интенсивности потока диффундирующих легких частиц на неподвижный сферический поглотитель. Считается, что тяжелые частицы распределены в пространстве случайно, а легкие частицы рассеиваются изотропно. Эта задача детально рассмотрена в теории переноса нейтронов и получила название сферической проблемы Милна. Метод МСПС не является строгим. В квазистационарном диффузионном приближении испарение и рост капель рассматривались, принимая во внимание в виде поправок скачок концентрации пара и скачок температуры у поверхности капли, в работах , . При решении задачи об испарении конденсации крупной капли температуру газа у поверхности капли можно считать равной температуре поверхности, а концентрацию паров вещества капли равной концентрации насыщенных паров. Если нужно учесть влияние на процесс испарения слоя Кнудсена, то сначала, решая объемные уравнения переноса, находятся выражения для распределений температуры и относительной концентрации вне слоя Кнудсена. Затем, экстраполируя эти выражения до повсрности капли, определяются постоянные интегрирования с помощью граничных условий. Задача нахождения точных решений кинетических уравнений для реальных потенциалов взаимодействия молекул между собой и с поверхностью капли является математически очень сложной. В связи с этим применяются различные приближенные методы описания газокинетических процессов, предложенные в работах . После появления лазерной техники возрос интерес к изучению особенностей испарения отдельных капель при поглощении электромагнитного излучения. Впервые воздействие электромагнитного поля на капли было исследовано Вильямсом , а также Шифриным и Золотовой . В этих работах при малых относительных перепадах температуры в окрестности капли в диффузионном приближении была построена сферически симметричная модель испарения, исходящая из того, что электромагнитная энергия, поглощенная каплей, равномерно распределена по объему. Хотя реальное распределение тепловых источников носит значительно более сложный характер, как правило, при оценках времени испарения капель используют сферически симметричную модель. При оценке времени испарения капель в поле электромагнитного излучения используют выражения для мощности тепловых источников, приведенные в статьях ,. В работе исследовалось испарение капель воды в пучке мощного излучения С лазера с Х,6 мкм. Теоретические и экспериментальные результаты, касающиеся особенностей диффузионного испарения капель в поле лазерного излучения при малых перепадах температуры можно найти также в работах . Результаты рассмотренных выше работ позволяют оценивать время диффузионных испарения и конденсации капель при малых относительных перепадах температуры в окрестности капли, когда коэффициенты диффузии и теплопроводности можно считать постоянными величинами. В окрестности капли могут возникать значительные перепады температуры, например, при испарении капель в сильно перегретых средах или испарении капель тугоплавких веществ в поле лазерного излучения.