Описание

Введение

Цель данного исследования заключается в экспериментальном изучении влияния структуры пористой поверхности твердой частицы на условия парообразования неоднородной капли воды. Актуальность работы обусловлена широким применением технологий интенсивного испарения и вскипания жидкостей в капельном состоянии в таких сферах, как пожаротушение, парогазовые энергетические установки и термическое обезвреживание сточных вод. Несмотря на значимость исследования, теоретические основы технологии, основанной на измельчении капель, содержащих твердые неоднородности, недостаточно изучены.

Методология

В ходе исследования авторы применили методы высокоскоростной видеорегистрации для наблюдения процессов нагрева, испарения и разрушения капель воды, содержащих графитовые частицы. Эксперимент проводился в керамической камере муфельной печи при температуре воздуха от 500 до 1000 K. Капли формировались путём обволакивания графитовых частиц пленкой воды и регистрировались с помощью высокоскоростной видеокамеры. Обоснование выбора методологии связано с необходимостью изучить стадии, предшествующие взрывному распаду жидкостной пленки.

Основные результаты

Исследование показало, что в исходном состоянии пористая структура графита способствует образованию локальных очагов парообразования. В процессе взрывного дробления произошла значительная трансформация поверхности графитовых частиц, что негативно сказалось на условиях взрывного разрушения капель. Статистическая значимость полученных данных позволила установить пороговые значения температур, при которых начинало реализовываться разрушение капель, а также выявить зависимость времен существования капель от температуры.

Обсуждение и интерпретация

Авторы интерпретируют свои результаты с акцентом на определении роли структуры поверхности твердого включения в реализации эффекта взрывного распада. Наблюдается согласие с предыдущими исследованиями, подчеркивающими важность шероховатости поверхности для образования паровых пузырьков. Однако результаты подтверждают необходимость дальнейшего изучения зависимости между структурой поверхности и условиями парообразования.

Заключение

Основные выводы работы указывают на значительное влияние структуры поверхности на процессы испарения неоднородных капель воды. Результаты могут быть применены для оптимизации технологий, связанных с испарением и взрывным дроблением капель. Однако исследование имеет ограничения, так как влияние других факторов, таких как температура и состав газовой среды, требует дальнейшего изучения. Рекомендуется продолжить исследование для разработки прогностических моделей, позволяющих более точно предсказывать поведение неоднородных капель при нагреве.

Ключевые слова и термины: неоднородная капля, графитовая частица, взрывное разрушение, дробление, испарение, структура поверхности.

• Библиография:
• Шебеко Ю.Н. и др. Пожарная безопасность, 2016.
• Цой А.С., Снегирёв А.Ю. Пожарная безопасность, 2015.
• Девянин А.В. и др. Энергосбережение и водоподготовка, 2009.
• Ильин Р.А., Пастухов О.В. Промышленная энергетика, 2013.
• Ширинкина Е.С. и др. Экология и промышленность России, 2015.
• Афанасьев К.Ю., Чухарева Н.В. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2012.
• Городилов А.А. и др. Энергосбережение и водоподготовка, 2014.
• Piskunov M.V. et al. Thermal Science, 2016.
• Блох А.Г. и др. Теплообмен излучением, 1991.
• Теплотехнический справочник / Под ред. Юренева В.Н., Лебедева П.Д., 1975.