Шпаковский Ростислав Павлович – канд. техн. наук, доцент, кафедра Технология и оборудование химических и пищевых производств
г. Дзержинск, Нижегородская обл.
Rostislav P. Shpakovskii
Dzerzhinsk, Nizhny Novgorod region
ЦЕЛЬ. Рассмотреть стационарную диффузионную задачу при испарении чистой жидкости с плоской поверхности испарения в ламинарный пограничный слой вынужденного газового потока (в отсутствие заглубления поверхности испарения и волнообразования на ней) при числах. В классической модели диффузионной задачи поступления массы с плоской поверхности в ламинарный пограничный слой учитывается лишь возникающий при этом дополнительный подтормаживающий эффект. Однако получающееся решение не отвечает общему случаю испарения, поскольку при этом массоперенос может существенно зависеть от тепловой обстановки задачи, сопряжѐнной по фазам; в критериальной форме это обстоятел ьство выражается появлением дополнительного параметра. Отметим, что указанный параметр связан с величиной производной относительной концентрации по поперечной координате на поверхности испарения. В ходе предлагаемого решения температура поверхности испарения и соответственно величина этого параметра принима лись постоянными. МЕТОДЫ. При решении задачи использовались численные приближѐнные методы интегрирования уравнения диффузии (метод Эйлера, методинтегро-дифференциального уравнения, а также метод последовательных приближений). При этом подтормаживающее действие потока пара с поверхности фазового перехода полагали для нашего случая сравнительно незначительным (что соответствовало экспериментальным данным, использовавшимся в [1-3]). РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье анализируется известное классическое решение уравнения диффузиипо модели Хартнетта - Эккертаи отмечается, что получаемый в этой модели результат не отвечает общему случаю испарения, когда массоотдача в газовой фазе зависит также от комплекса . На основе решения, полученного в нашей работе, приходим к выводу, что действие указанного параметра проявляется в увеличении толщины диффузионного пограничного слоя. Кроме того, этот эффект связан также со значением продольной координаты, являясь более заметным при еѐ малых значениях. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Указанную картину испарения физически можно объяснить относительно бóльшим количеством испаряемого вещества , нежели в ”стандартном” случае поскольку представленные значения в свою очередь связаны с более высокими значениями температуры поверхности испарения . Можно также полагать, что в области газового потока, непосредственно примыкающей к поверхности испарения, указанные факторы проявляют себя схожим образом и в случае турбулентных течений.
THE PURPOSE. Consider a stationary diffusion problem when a pure liquid evaporates from a flat surface of evaporation into a laminar boundary layer of a forced gas flow (in the absence of deepening of the evaporation surface and wave formation on it) at the number. In the classical model of the diffusion problem of the flow of mass from a flat surface into the laminar boundary layer, only the additional slowing down effect arising in this case is taken into account. However, the resulting solution does not correspond to the general case of evaporation, since in this case the mass transfer can significantly depend on the thermal conditions of the problem, conjugate in phases; in criterion form, this circumstance is expressed by the appearance of an additional parameter [1-3]. Note that this parameter is related to the value of the derivative of the relative concentration along the transverse coordinate on the evaporation surface. In the course of the proposed solution, the temperature of the evaporation surface and, accordingly, the value of this parameter were taken constant. METHODS. When solving the problem, we used approximate numerical methods for integrating the diffusion equation (Euler's method, integro-differential equation method, and also the method of successive approximations). In this case, the retarding effect of the vapor flow from the surface of the phase transition was assumed to be relatively insignificant in our case (which corresponded to the experimental data used in [1-3]. RESULTS. The article analyzes the well-known classical solution of the diffusion equation according to the Hartnett - Eckert model and notes that the result obtained in this case does not correspond to the general case of evaporation, when the mass transfer in the gas phase also depends on the complex. Based on the solution obtained in our work, we come to the conclusion that the effect of this parameter manifests itself in an increase in the thickness of the diffusion boundary layer. In addition, this effect is also associated with the value of the longitudinal coordinate, being more noticeable at its small values. CONCLUSION. The indicated evaporation pattern can be physically explained by a relatively larger amount of evaporated substance than in the “standard” case (since values, in turn, are associated with higher values of the evaporation surface temperature). It can also be assumed that in the region of the gas flow immediately adjacent to the evaporation surface, these factors manifest themselves in a similar way in the case of turbulent flows.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.