Тепломассоперенос в парогазовых смесях с учетом неравновесных эффектов вблизи межфазных поверхностей

• Автор: Левашов, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Актуальность
Цель работы б
Научная новизна б
Автор защищает
Практическая ценность
Достоверность полученных результатов
Апробация работы
Публикации
Структура и объем работы
1. Обзор литературы и цели исследования
1.1. Современное состояние исследований
1.1.1. Прикладные задачи
1.1.2. Традиционный подходы к исследованию процессов переноса
в парогазовых смесях
1.1.3. Исследования процессов переноса методами молекулярно
кинетической теории
1.1.4. «Сшивные» методы решения
1.1.5. Экспериментальные исследования процессов испарения
конденсации
1.2. Задачи исследования
2. Постановка задачи и методы решения
2.1. Физическая модель
2.2. Методы решения
2.2.1. Методы решения кинетического уравнения Больцмана
2.2.2. Метод решения уравнений сохранения сплошной среды
2.2.3. Метод совместного численного решения систем уравнений
сохранения и кинетических уравнений Больцмана
2.3. Классификация моделей течения смесей с существенно
различающимися массами компонентов
2.4. Безразмерные параметры
3. Тестирование используемых алгоритмов
3.1. Тестирование алгоритма решения систему уравнений сохранения 85
3.1.1. Использование метода SHASTA для решения системы уравнений
Эйлера '

3.1.2. Метод расщепления по физическим процессам
3.2. Результаты решения вспомогательных задач
3.2.1. Теплоперенос в газе
3.2.2. Массоперенос при наличии процессов
испарения-конденсации
3.2.3. Кинетический подход к задаче о тепломассопереносе при наличии неконденсируемого компонента
4. Результаты решения
4.1. Решение задачи об испарении-конденсации при наличии неконденсируемого компонента
4.2. Испарение в полубесконечную среду
4.3. Упрощенные кинетические подходы к исследованию процессов переноса в парогазовых смесях
4.3.1. «Сращивание» решений по равенству потоков массы
4.3.2. Процедура «сращивания» решений на уровне функции распределения
4.3.3. Конденсация на плоской поверхности из парогазовой смеси
4.3.4. Течение газа через пористое тело
Заключение
Содержание диссертации опубликовано в работах
литература
ВВЕДЕНИЕ

При работе различных теплотехнических устройств возможны ситуации, когда осуществляются процессы переноса, обусловленные испарением жидкости при одной температуре, движением образовавшегося пара через парогазовую смесь и конденсацией этого пара на поверхности, температура которой поддерживается при более низкой по сравнению с поверхностью испарения температуре. Такого рода явления имеют место во время сушки различных тел, при формировании защитных покрытий элементов энергетического оборудования, при перегонке веществ в условиях пониженного давления (vacuum distillation, Chemical vapor déposition) и др. Помимо этого в исследуемой области могут содержаться жидкие или твердые частицы, размеры и массы которых в сотни и более раз превышают размеры и массы молекул испаряющегося вещества.
Одной из важных проблем подобного рода является вопрос, связанный с изменением характера теплообмена при конденсации из парогазовой смеси.
С другой стороны, активно ведущиеся в ряде научных центров разработки различных микромашин и микроустройств, бурное развитие нанотехнологий обуславливают интерес к изучению процессов переноса в системах, характерный размер которых имеет порядок микро-, нано-, десятки и сотни нанометров.
Развитые в настоящее время методы механики сплошной среды дают хорошее описание различных течений при условии малого отклонения

одним из первых публикаций по этой теме можно отнести работы Герца [57] и Кнудсена [58].
В качестве исследуемой жидкости в [57] использовалась ртуть, которая перегонялась из одного (нагреваемого) сосуда в другой (охлаждаемый) сосуд. Анализируя результаты своих экспериментов, Герц пришел к выводу, что для каждого вещества существует максимально возможная скорость испарения, зависящая только от температуры поверхности и свойств данного вещества. Верхний предел для скорости испарения определяется выражением:
где v - средняя арифметическая скорость молекул, ns - равновесная концентрация молекул пара.
В 1915 г. используя так называемый «капельный метод», Кнудсен подтвердил, что скорость испарения чистой ртути находится в соответствии с формулой (1.10). Схема экспериментальной установки Кнудсена представлена на Рис. 1.4.

(1.10)
Рис. 1.4. Схема экспериментальной установки Кнудсена