Испарение жидкостей в условиях концентрационной и температурной неоднородности

• Автор: Коренченко, Анна Евгеньевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 102 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. Современное состояние проблемы описания свободноконвективного тепломассопереноса в системе жидкость
ЕЕ Т епловая конвекция
1.2. Концентрационная конвекция
1.3. Совместный тепло- и массообмен
Е4. Конвекция при наличии фазового перехода
1.5. Постановка задачи
2. Аналитическое описание процессов стационарного тепло- и массопереноса в цилиндрических полостях
2.1. Одномерная задача о нестационарном изотермическом
испарении жидкости
2.2. Массоперенос при изотермическом испарении жидкости в
неограниченной цилиндрической полости
2.3. Тепловая конвекция в вертикальной цилиндрической полости конечной высоты
2.4. Выводы
3. Аналитическое описание свободноконвективного массопереноса при испарении жидкостей в условиях смешанной конвекции
3.1. Математическая модель
3.2. Решение задачи тепловой и концентрационной конве
кции
3.3. Расчет скоростей испарения расплавов
3.4. Выводы
4. Численное моделирование процессов испарения жидкости из открытых сосудов в условиях свободноконвективного перемешивания газо-паровой смеси

4.1 Тепломассоперенос при испарении из цилиндрического
сосуда в осесимметричном приближении
4.1.1. Математическая модель
4.1.2 Описание разностной схемы
4.1.3 Результаты расчета
4.2 Численное исследование испарения из сосуда прямоуголь
ного сечения
4.2.1. Математическая модель
4.2.2. Численные методы решения
4.2.3. Основные результаты
4.3 Выводы
4.4 Экспериментальная проверка
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Процессы естественноконвективного тепломассообмена принадлежат к числу наиболее распространенных природных явлений. Они никогда не прекращаются в атмосфере планеты и океанской среде, определяющим образом влияют на весь комплекс метеорологических явлений. Не отличаясь принципиально по характеру и механизму в водной среде и атмосфере, они не всегда вызываются идентичными причинами. Если в морях и океанах происходит, главным образом, тепловая конвекция, вызванная температурными градиентами, то в атмосфере к ней добавляется концентрационная. Причина последней заключается в том, что молярная масса водяного пара заметно меньше молярной массы воздуха. В результате над поверхностью воды плотность прилегающих к межфазной границе слоев паро-газовой смеси существенно меньше расположенных выше, вследствие чего возникает архимедова сила, приводящая к потере гидродинамической устойчивости. Над поверхностью суши этот фактор играет несущественную роль и процессы переноса, как и в жидкости, протекают в режиме тепловой конвекции. Взаимодействие тепловых и массовых потоков, перемещающихся над поверхностью планеты, определяют, в конечном итоге, все основные климатические особенности во всех географических зонах.
Не менее важная роль принадлежит процессам свободноконвективного тепломассопереноса во всех технологических процессах, происхо-
тимизации кинетического эксперимента.
Вопрос о времени релаксации представляет интерес и с точки зрения оценки возможностей использования стационарных моделей при описании испарения жидкостей в условиях свободноконвективного перемешивания газовой фазы, ввиду того, что в дальнейшем в настоящей работе всюду исследуется стационарная задача. В этом случае переход в стационарный режим происходит, очевидно, за более короткое время и решение нестационарной диффузионной задачи позволит получить оценку верхнего предела времени релаксации.
Для случая Н»Я можно ограничиться одномерным вариантом краевой задачи, которую удобнее формулировать в данном случае не для мольной доли пара, а для функции вида
С - С(2 г)
ф(2, г) = ~Т)--2, (2.1)
*“'5 '-'00
где г = = £Д/Н2 - безразмерные независимые переменные, О - ко-
эффицент диффузии пара.
Это позволяет записать нестационарное уравнение диффузии в виде:

д т д г2
(2.2)
и простейшим образом задать граничные условия краевой задачи:
ф(0,т) = ф(1,т)=0, (2.3)