Удельная площадь межфазной поверхности при интенсивном поверхностном кипении системы двух несмешивающихся жидкостей (Вестник Пермского университета. Физика, 2017)
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.