ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Неравновесные эффекты на межфазной границе из "Механика двухфазных систем " Для ответа на эти вопросы необходимо располагать сведениями о реальной природе неравновесных явлений, возникающих на границе фаз в процессах тепло- и массообмена и фазовых переходов. Теория таких явлений крайне сложна и еще недостаточно разработана. [c.60] Общие физические оценки показывают, что неравновесные эффекты должны в первую очередь проявляться в газовой (паровой) фазе у межфазной границы. В конденсированных фазах (жидкость, твердое тело) отклонения от условий локального термодинамического равновесия наступают, по-видимому, позже, при существенно более высоких интенсивностях процессов переноса. [c.60] Будем рассматривать одномерный стационарный процесс переноса (вдоль оси д на рис. 1.19) в газовой фазе вблизи межфазной границы S—S. [c.61] При наличии переноса тепла, импульса или массы вдоль оси д , действительная функция распределения/ у поверхности изменяется вдоль координаты Хр Это обусловлено тем, что при наличии процессов переноса функция распределения на поверхности (т.е. при X, +0) неравновесна, причем эта неравновесность имеет специфические черты, обусловленные механизмом обменных процессов на межфазной поверхности. [c.61] Кнудсена I, к которому примыкает область сплошной среды II. В ней выполняются уравнения Навье—Стокса. Часто эта область называется навье-стоксовой областью. [c.63] Для практики достаточно иметь значение экстраполированного скачка температур Г (0) - Г, ибо по нему может быть построено правильное распределение температур во всем объеме газа (за исключением несущественного в приложениях тонкого слоя Кнудсе-на) на основе обычных уравнений сплошной среды. Поэтому для приложений важны значения экстраполированных параметров газа на поверхности. Действительные значения представляют лишь теоретический интерес. [c.64] В последующих разделах под параметрами газа на поверхности понимаются именно экстраполированные величины. [c.64] Итоговое соотношение кинетической теории для скачка температур содержит также коэффициент энергетической аккомодации а, который отражает эффективность энергообмена при соударении и отражении молекул газа от поверхности конденсированной фазы. [c.64] В качестве характерной температуры Г, входящей в безразмерные параметры 0 и , можно брать любую из температур фаз, т.е. [c.65] Положительное значение поток тепла q в соотношении (1.16) имеет при передаче тепла от поверхности к газу. [c.65] При обтекании поверхности газовым потоком высокой скорости (аэродинамика) роль скачка температур на поверхности зависит от скорости обтекания (числа Маха), что легко показать, проведя следующие оценки. [c.66] Из проведенной оценки видно, что роль скачка температур возрастает по мере роста числа М. Абсолютные давления в этой ситуации несущественны. [c.67] При движении газового потока вдоль непроницаемой поверхности раздела фаз через поверхность осуществляется перенос касательной составляющей импульса, обусловленный вязкостью газа, который вызывает касательные напряжения трения на поверхности. [c.67] Кинетическое описание процесса показывает, что в действительности скорость газа на поверхности не равна нулю (при рассмотрении процесса в системе координат, в которой поверхность конденсированной фазы неподвижна), как это принимается в квази-равновесной схеме (рис. 1.22). [c.67] Из соотношения (1.17) следует, что выводы квазиравновесного приближения и (0) = О будут выполняться тем точнее, чем ниже параметр неравновесности. [c.68] При фиксированной величине т скорость скольжения растет по мере снижения давления в системе. При умеренных скоростях и атмосферном давлении квазиравновесное приближение обычно оказывается оправданным. [c.68] Бается. При турбулентном течении газа, когда j изменяется в относительно узких пределах, абсолютные давления несущественны. [c.68] Р — коэффициент конденсации (испарения), показывающий какая часть молекул пара, достигающих поверхности раздела фаз, конденсируется. Этот коэффициент (имеющий смысл коэффициента материальной аккомодации) лежит в пределах О—1 и определяется экспериментально. [c.69] Кроме того, характеристикой процесса является разность p L Ps которая специфична для задач фазовых переходов. Неверно было бы эту разность именовать скачком давления (хотя, к сожалению, в литературе такие толкования встречаются еще довольно часто). Величина р - р представляет просто разность между актуальным давлением в системе и расчетным давлением насыщения определяемым по температуре поверхности конденсированной фазы Г (0). [c.70] Эти соотношения содержат интересную информацию о специфике неравновесных эффектов при фазовых переходах. Последующий анализ показывает характерные особенности процесса. [c.71] Вернуться к основной статье