Влияние гомогенной нуклеации на интенсивность процессов испарения/конденсации

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Предложен подход, основанный на прямом численном решении кинетического уравнения Больцмана, позволяющий учитывать влияние процесса гомогенной нуклеации на интенсивность переноса массы в задаче о переконденсации. На базе сравнения масштабов времени образования капли критического размера, а также времени распространения пересыщения показана возможность осуществлять описание рассматриваемой задачи в два этапа – без учета влияния капель на первом и с учетом на втором. Результаты расчетов показали, что в случае неподвижных капель наблюдается сильное влияние объемной конденсации на интенсивность процесса испарения/конденсации.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. Ю. Левашов

Институт Механики МГУ

Author for correspondence.
Email: vyl69@mail.ru
Russian Federation, Мичуринский проспект 1, Москва, 119192

А. П. Крюков

Институт Механики МГУ; Национальный исследовательский университет “МЭИ”

Email: vyl69@mail.ru
Russian Federation, Мичуринский проспект 1, Москва, 119192; ул. Красноказарменная 14, Москва, 111250

И. Н. Шишкова

Национальный исследовательский университет “МЭИ”

Email: vyl69@mail.ru
Russian Federation, ул. Красноказарменная 14, Москва, 111250

References

  1. Крюков А.П., Левашов В.Ю., Жаховский В.В., Анисимов С.И. Тепло и массоперенос на межфазных поверхностях конденсат – пар // Успехи физических наук. 2021. Т. 191. № 2. С. 113–146. https://doi.org/10.3367/UFNr.2020.04.038749
  2. Labuntsov D.A., Kryukov A.P. Analysis of intensive evaporation and condensativon // Int. J. Heat Mass Transf. 1979. V. 22. № 7. P. 989–1002. https://doi.org/10.1016/0017-9310(79)90172-8
  3. Kalikmanov V.I. Nucleation Theory. Springer Netherlands, 2013. P. 17.
  4. Левашов В.Ю., Майоров В.О., Крюков А.П. Влияние гомогенной нуклеации на параметры пара вблизи поверхности испарения: упрощенный подход // Письма в Журнал технической физики. 2022. Т. 48. № 21. С. 6–9. https://doi.org/10.21883/PJTF.2022.21.53703.19342
  5. Левашов В.Ю., Майоров В.О., Крюков А.П. Изменение величины испарительного потока в результате объемной конденсации пара вблизи межфазной поверхности // Письма в Журнал технической физики. 2023. Т. 49. № 10. С. 9–12. https://doi.org/10.21883/PJTF.2023.10.55426.19532
  6. Kryukov A.P., Podcherniaev O., Hall P.H., Plumley D.J., Levashov V.Yu., Shishkova I.N. Selective water vapor cryopumping through argon // Journal of Vacuum Science and Technology A. 2006. V. 24. № 4. P. 1592–1596. https://doi.org/10.1116/1.2194928
  7. Крюков А.П., Левашов В.Ю., Шишкова И.Н. Исследование течений газопылевой смеси методами молекулярно-кинетической теории // Инженерно-физический журнал. 2002. Т. 75. № 4. С. 12–17.
  8. Шишкова И.Н., Ястребов А.К. Испарение и конденсация при наличии наночастиц в объеме пара // Коллоидный журнал. 2015. Т. 77. № 5. С. 669–675. https://doi.org/10.7868/S0023291215050171
  9. Крюков А.П., Левашов В.Ю., Шишкова И.Н. Течение пара при наличии процессов испарения-конденсации на твердых частицах // Прикладная механика и техническая физика. 2004. Т. 45. № 3. С. 119–128.
  10. Коган М.Н. Динамика разреженного газа. М.: Наука, 1967. 440 с.
  11. Аристов В.В., Черемисин Ф.Г. Прямое численное решение кинетического уравнения Больцмана. М: Вычислительный Центр РАН. 1992.
  12. Анисимов С.И., Имас Я.А., Романов Г.С., Ходыко Ю.В. Действие излучения большой мощности на металлы. М.: Наука, 1970. 272 с.
  13. Фисенко С.П. Микроструктура поля пересыщения при гомогенной нуклеации в парогазовой смеси // Журнал технической физики. 2013. Т. 83. № 5. С. 35–40. https://doi.org/10.21883/PJTF.2022.21.53703.19342
  14. Feder J., Russell K.C., Lothe J., Pound G.M. Homogeneous nucleation and growth of droplets in vapours // Advances in Physics. 1996. V. 15. № 57. P. 111–178. https://dx.doi.org/10.1080/00018736600101264
  15. Жуховицкий Д.И. Теория гомогенной нуклеации с поправкой на размер кластеров // Теплофизика высоких температур. 1994. Т. 32. № 2. С. 261–266.
  16. Zhukhovitskii D.I. Molecular dynamics study of cluster evolution in supersaturated vapor // The Journal of Chemical Physics 1995. V. 103. № 21. P. 9401–9407. https://doi.org/10.1063/1.470000
  17. Diemand J., Angelil R., Tanaka K.K., Tanaka H. Large scale molecular dynamics simulations of homogeneous nucleation // The Journal of Chemical Physics 2013. V. 139. № 7. P. 074309. https://doi.org/10.1063/1.4818639
  18. Терешкин В.С., Левашов В.Ю. Молекулярно-динамический поход к исследованию гомогенной нуклеации // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Тезисы докладов XXIV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика А.И. Леонтьева, посвященная 100-летию академика В.Е. Алемасова. Казань. ООО ПК «Астор и Я». 2023. С. 152–153.
  19. Стернин Л.Е. Основы газодинамики двухфазных течений в соплах. М.: Машиностроение, 1974.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The scheme of the task.

Download (49KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The change in the degree of supersaturation at different points in time. (a) – the time interval between the lines 10t0, (b) is the time interval between the lines 100t0.

Download (228KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Temporal evolutions of macroparameters in the studied area: (a) density, (b) temperature.

Download (204KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The initial numerical density of the nucleation centers at time t = 300t0.

Download (81KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Vapor concentration distributions (N) are solid lines, temperatures (T) are dotted lines for different time points.

Download (124KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The change in the mass flow along the coordinate for different time points.

Download (103KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. The change in the degree of supersaturation along the coordinate for different time points.

Download (119KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Variation of cluster diameters along the coordinate for different time points.

Download (93KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences