ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тепло- и массообмен около частицы или капли из "Основы механики гетерогенных сред " В данном параграфе задача, рассмотренная в 5, обобш ается на случай парового пузырька, когда на его поверхности возможны фазовые нревраш ения. Как будет видно, наличие фазовых переходов приводит к тому, что, в отличие от тепловой задачи для газового пузырька постоянной массы, основную роль приобретает внешняя задача теплопроводности (для жидкой фазы). [c.285] В рассмотренных пиже вариантах Q , — 0. При численном решенпи, как уже указывалось, 5 словие Т = То вполне можно перенести иа конечный радиус г ь, достаточно близкий к 1, где выполняется ki r l dT/d ( ) = 0. [c.286] Это приводит к тому, что внешняя задача теплопроводности в жидкой фазе начинает играть большое значение, хотя это не означает, что для поведения газа поток тепла с межфазной границы Qa — —У-gidTidr) не существен. [c.286] Из анализа диаграммы равновесных состояний пар — вода следует, что при разрежении (р С ро) паровой пузырек должен неограниченно расти, а при сжатии Ре Ро) — смыкаться до исчезновения. [c.287] На рис. 5.7.5 проиллюстрировано влияние кинетики фазового перехода на смыкание пузырька Aq = 0,01 мм при р , = 1 бар. Ре = 1,2 бар. При р = О имеем случай чисто газового пузырька без фазовых переходов, когда он совершает затухающие из-за тепловой и вязкой диссипации колебания, стремясь к равновесному состоянию, определяемому внешним давлением рд. Чем больше р, тем меньше заметна затухающая осциллирующая рябь на фоне угасающего пузырька. При р — оо имеем предельную кривую, соответствующую квазиравповесной схеме. [c.291] Отметим, что уменьшение р качественно соответствует добавлению в пузырек инертного газа, замедляющего процесс смыкания пузырька. [c.291] В промежуточном диапазоне В В С Б процесс определяется обоими факторами. Согласно рекомендациям [50] В 0,05, В 10. [c.293] Сравнению с сечением, которое существовало бы без разрушения. [c.294] Линия 1 —инерционное решение уравнения Рэлея (5.7.12) (формально при X. = , р = ос). Линии 2 и 3 — расчеты [28] по рассмотренной выше теорпи (2 — для квазирав-новесной схемы фазовых переходов (3 = ос) 3 — для 3 = 0,04). Линия 4 — расчет [50 по упрощенной теории. Точки — экспериментальные данные [50]. [c.294] Более общий случай пузырька, состоящего из смеси пара и неконденсирующего газа, рассмотрен в 129]. [c.295] При малых значениях сро (ДЛя рассматриваемого на рис. 5.8.1 случая воды при Ра = бар фо = 200р) кривые зависимости Л(а) приближаются к предельной кривой, соответствующей фо = О, т. е. отсутствию фазовых переходов, а при фо 0,04 (что для коэффициента аккомодации соответствует р 0,2-10 ) практически совпадают с ней. Кривая фо == О характеризует затухание пульсаций только за счет тепловой диссипации и она приближенно характеризует Л ) (а) для случая пульсаций воздушного пузырька в воде. Эта кривая имеет характерный максимум, так как колебания крупных газовых пузырьков с Uq 10 мм происходят практически адиабатически, а очень мелких с о 10 мм — изотермически и в обоих предельных случаях тепловая диссипация отсутствует. [c.303] Наличие фазовых переходов уменьшает собственную частоту колебаний и увеличивает декремент затухания, причем это влияние фазовых переходов становится заметнее с уменьшением размера парового пузырька, поскольку при этом возрастает его удельная поверхность, приходящаяся на единицу массы пара и соответственно растет роль происходящих на этой поверхности фазовых превращений. При ф 40 (р 0,2) кривые для to(a) и Л )(a) в рассматриваемых диапазонах практически совпадают с предельной квазиравновесной кривой фд = ос. Заметим, что для мелких пузырьков с До 1 мм в этом квазиравновесном приближении получаются большие значения декремента затухания, т. е. роль фазовых переходов в демпфировании колебаний настолько велика, что они практически не пульсируют. Отметим, что наиболее принятое значение коэффициента аккомодации для воды р = = 0.04. [c.303] Отметим, что значеные равновесной температуры согласно (5.8.3) зависит от радиуса пузырька а ,. [c.305] На рис. 0.8.4 показано распределение температур 0 = = Re 0 / Расо в течение одного периода пульсаций в квази-равновесном приближении (фо = эо) при пульсациях паровых пузырьков в воде. Видно, что температуры, в отличие от допущения в работе [49], неоднородны, особенно в более крупном пузырьке. [c.307] Полученная зависимость проиллюстрирована иа рис. 5.8.5 графиками, следующими из рис. 5.8.2 и 5.8.3 для паровых пузырьков ( о = 10 мм и 3 = 1 мм) в воде (р,, = 1 бар) при квазиравновес-ной схеме фазовых переходов (фо = ). [c.308] А это условие для большинства веществ выполняется. [c.309] Теплообмен газового пузырька при малых радиальных пульсациях, ускоряющемся сжатии и расгапренпи. Для анализа возможных законов, определяющих осредненную интенсивность меж-фазного теплообмена через осредненные параметры фаз и их теплофизические характеристики, рассмотрим формулы, следующие из линейного решения (5.8.14), для безразмерного теплового потока в пузырек, определяемого числом Нуссельта, для двух характерных режимов радиального движения пузырька с инертным газом (фо = 0) колебательного (Я iQ) и режима, ускоряющегося по экспоненте сжатия пли расширения Н = Е О, где Е определяет показатель е в (5.6.10)). Эти два режи.ма являются характерными, например, при распространении ударных волн в пузырьковой среде ускоряющееся сжатие — на переднем фронте волны, колебательный — в конце достаточно сильной волны. [c.310] Отсюда следует, что колебание удельного теплового потока из пузырька опережает по фазе на 45° колебание среднемассовой температуры газа (.Tg). Характерные же значения Nu ]/Q согласуются с оценкой (5.6.12), основанной на допущении о тонком температурном ногранслое в газе. [c.311] Рассмотрим процессы тепло- и массообмепа и движения газа около сферической капли или частицы па основе уравнений 5. в которых следует положить Гц, = 0, W = 0. [c.312] Вернуться к основной статье