Išpurkšto vandens gyvavimo ciklas ir lašelių nestacionariojo garavimo sausame ore universalios trukmės diagrama

Abstract

Išpurkšto vandens gyvavimo ciklas apibrėžtas laikotarpiu tarp lašelių susidarymo ir jų išnykimo laiko momentų. Pagal lašelių paviršiuje vykstančius fazinius virsmus jų gyvavimo cikle išskirti kondensacinis, nestacionariojo ir pusiausviro garavimo režimai. Kiekviename ciklo režime yra būdinga lašelių šilumos ir masės mainų procesų sąveika ir galima savita šilumokaitos lašeliuose ir jų paviršiuje vykstančių fazinių virsmų procesų energinė interpretacija. Šiais aspektais labai ryški lašelių apsupties energinio poveikio įtaka, lemiama lašelių šildymo proceso ypatumų. Todėl lašelių gyvavimo ciklo trukmę lemia išpurškiamo vandens ir apsupties parametrai bei šilumokaitos tarp skystosios ir dujinės fazių savitumai. Paprasčiausiu šilumokaitos atveju, kai apsuptis šilumą lašeliams tiekia laidumu, Furje kriterijaus mastelyje galimas išpurkšto vandens gyvavimo ciklas, nepriklausantis nuo lašelių dispersiškumo. Fazinių virsmų režimų kaitos momentus jame apibrėžia būdingi Furje kriterijai. Pastarieji priklauso nuo išpurškiamo vandens temperatūros ir lašelių apsupties parametrų. Būdingiems Furje kriterijams apibrėžti atlikti laidumu šildomų vandens lašelių garavimo proceso išsamūs skaitiniai tyrimai. Pagal jų rezultatus lengvai identifikuojami kondensacinio režimo ir lašelių gyvavimo trukmes apibrėžiantys Furje kriterijai: kondensacinio režimo pabaigą nurodo lašelio paviršiaus pašilimas iki rasos taško temperatūros, o lašelio gyvavimo ciklą užbaigia kondensuotos fazės išgaravimo momentas. Lašelių pusiausviro garavimo režime visa apsupties teikiama šiluma garina vandenį. Šio režimo pradžia apibrėžta atlikus garuojančių lašelių terminės ir energinės būsenos kompleksinę analizę. Pagal jos rezultatus sudaryta vandens lašelių nestacionariojo garavimo sausame ore universalios trukmės diagrama.