Условия переноса тепла и массы на границе раздела жидкость-газ при диффузионном испарении

Abstract

Из законов сохранения выведены соотношения, которым удовлетворяют поля температуры, кон- центрации, скоростей и давлений на границе раздела двух областей, занятыхжидкостью и газом. Вещество жидкости может испаряться (конденсироваться) и в состоянии пара переноситься в газовой среде как примесь. Полученные условия отличаются от традиционно используемых тем, что в уравнениях баланса сил и баланса потоков энергии появляются дополнительные члены, отвечающие за те физические явления на границе раздела, которыми обычно пренебрегают, и не всегда обоснованно. Имеются в виду такие эффекты, как динамическое воздействие на жид- кость испаряющегося (конденсирующегося) вещества, затраты энергии на деформацию границы, на преодоление поверхностного натяжения и т.п. Само наличие этих явлений на границе раз- дела сомнений не вызывает. В качестве примера рассмотрена задача испарения шарового слоя жидкости. Проведены примеры расчетов. Отмечено, что дополнительные члены в некоторых условиях могут играть заметную роль при расчете параметров процесса.

The relations for the fields of temperature, concentration, speeds and pressure at the interface of two regions occupied by a liquid and gas phases are derived from the conservation laws. The substance of a liquid can evaporate (condense) and the vapor is transferred in the gas phase as an impurity. The obtained conditions differ from the conditions traditionally used because the additional terms appear in the equations of forces balance and energy streams balance. These additional terms are responsible for the physical phenomena at interface such as dynamic influence on a liquid of evaporating (condensed) substance, the waste of energy on deformation of the boundary, on overcoming of the surface tension etc. Usually these terms are neglected, but it is not always correct. As an example the problem of evaporation of a spherical layer of a liquid is considered. The calculations are carried out. It should be noted that the additional terms in some conditions can play a significant role at calculation of the process parameters.