Удельная площадь межфазной поверхности при интенсивном поверхностном кипении системы двух несмешивающихся жидкостей
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2017-3-5-15Аннотация
В работе представляется подход, который может быть использован для получения теоретической оценки площади поверхности раздела в единице объема (δS/δV) — существенной характеристики состояния системы, состоящей из двух хорошо перемешанных между собой, но не взаимно растворимых жидкостей и испытывающей поверхностное кипение. Оценка основана на балансе превращений механической энергии и законах переноса импульса и теплообмена в турбулентном пограничном слое. Конкретно, в работе полагается, что всплывающие пузырьки генерируемого пара осуществляют перемешивание жидкости и служат источником энергии макроскопического механического движения в системе. В статистически квазистационарной ситуации потенциальная механическая энергия плавучести пузырьков, генерируемых в единицу времени, переходит в кинетическую энергию течения системы, которая в свою очередь диссипируется вязкостью за то же время. Для описания вязкой диссипации и переноса тепла к границе раздела используется теория турбулентного пограничного слоя. Построенная теория позволяет найти соотношения между удельной площадью контакта двух жидкостей и другими характеристиками, описывающими, или определяющими состояние системы: притоком тепла в систему или ее средней температурой. В частности, это позволяет вывести уравнения динамики остывания системы в отсутствие внешнего источника тепла. Результаты дают возможность построить замкнутое математическое описание процесса поверхностного кипения. В данной работе, для простоты рассмотрения, полагаются одинаковыми объемные доли двух жидких компонент, а значения их кинематической вязкости и молекулярной температуропроводности близкими.Библиографические ссылки
Krell E. Handbook of Laboratory Distillation. 2nd ed. Elsevier, 1982.
Geankoplis C. J. Transport Processes and Separation Process Principles. 4th ed. Prentice Hall, 2003.
Simpson H. C., Beggs G. C., Nazir M. Evaporation of butane drops in brine. Desalination, 1974, vol. 15, p. 11.
Celata G. P., Cumo M., D’Annibale F., Gugliermetti F., Ingui’ G. Direct contact evaporation of nearly saturated R 114 in water. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1995, vol. 38, p. 1495.
Roesle M. L., Kulacki F. A. An experimental study of boiling in dilute emulsions, part A: heat transfer. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2012, vol. 55, p. 2160.
Roesle M. L., Kulacki F. A. An experimental study of boiling in dilute emulsions, part B: visualization. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2012, vol. 55, p. 2166.
Sideman S., Isenberg J. Direct Contact Heat Transfer with Change of Phase: Bubble Growth in Three-Phase Systems. Desalination, 1967, vol. 2, p. 207.
Kendoush A. A. Theory of convective drop evapo-ration in direct contact with an immiscible liquid. Desalination, 2004, vol. 169, p. 33.
Filipczak G., Troniewski L., Witczak S. Pool Boiling of Liquid-Liquid Multiphase Systems. In: Ahsan A. (Ed.) Evaporation, Condensation and Heat transfer. InTech, 2011, p. 123.
Gordon K. F., Singh T., Weissman E. Y. Boiling heat transfer between immiscible liquids. Interna-tional Journal of Heat and Mass Transfer, 1961, vol. 3, p. 90.
Prakash C. B., Pinder K. L. Direct contact heat transfer between two immiscible liquids during vaporisation. Canadian Journal of Chemical Engineering, 1967, vol. 45, p. 210.
Prakash C. B., Pinder K. L. Direct contact heat transfer between two immiscible liquids during vaporization: Part II: Total evaporation time. Canadian Journal of Chemical Engineering, 1967, vol. 45, p. 215.
Pimenova A. V., Goldobin D. S. Boiling at the Boundary of Two Immiscible Liquids below the Bulk Boiling Temperature of Each Component. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2014, vol. 119, no. 1, p. 91.
Pimenova A. V., Goldobin D. S. Boiling of the interface between two immiscible liquids below the bulk boiling temperatures of both components. European Physical Journal E, 2014, vol. 37, p. 108.
Pimenova A. V., Goldobin D. S. Gravitational instability of thin gas layer between two thick liquid layers. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2016, vol. 57, no. 7, p. 32.
von Karman Th. Mechanische Ähnlichkeit und Turbulenz. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen. Fachgruppe 1 (Mathematik), 1930, vol. 5, pp. 58–76.
Prandtl L. Neuere Ergebnisse der Turbulenzforschung. Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure, 1933, vol. 77, pp. 105–114.
Landau L. D., Lifshitz E. M. Fluid Mechanics. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1987.
Schlichting H., Gersten K. Boundary-Layer Theory. Springer, 2000.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
