Measurement of Temperature Profiles Near the Liquid–Gas Interface during Evaporation of Water and Ethanol into Air

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The article experimentally studies the temperature field of a two-layer liquid–gas system at normal atmospheric pressure for an axisymmetric configuration. Temperature measurements were carried out for a thin layer of water and ethanol about 2 mm thick with local heating and evaporation into air using a microthermocouple with a flat bead about 3 μm thick, moving across the layers with a step of 48 nm. A fluoroplastic cuvette with liquid with a diameter of 35 mm and a heater (diameter 1.6 mm) in the center was located inside a box measuring 800 × 500 × 350 mm3, so that evaporation occurs into air with controlled temperature and humidity. The evolution of the temperature profile near the liquid–air interface was obtained with an increase in the heater temperature up to 88°C. Depending on environmental conditions and the type of liquid, the temperature in the gas phase near the interface may be higher or lower than the temperature of the liquid. It is shown that for a volatile liquid (ethanol), the temperature profile is completely different than for a nonvolatile liquid. Namely, the temperature in the gas phase near the liquid–gas interface is higher than in the liquid at the interface throughout the entire temperature range considered, which is explained by convective flow in ethanol.

Авторлар туралы

E. Gatapova

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberan Branch, Russian Academy of Sciences;
Novosibirsk State University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: gatapova@itp.nsc.ru
Novosibirsk, Russia; Novosibirsk, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Kandlikar S.G., Colin S., Peles Y., Garimella S., Pease R.F., Brandner J.J., Tuckerman D.B. Heat Transfer in Microchannels ⎯ 2012 Status and Research Needs // J. Heat Transfer. 2013. V. 135. № 9. P. 091001-1.
  2. Чернышева М.А., Майданик Ю.Ф. Моделирование тепломассопереноса в цилиндрическом испарителе контурной тепловой трубы с прямоугольным интерфейсом // ТВТ. 2021. Т. 59. № 3. С. 362.
  3. Васильев Н.В., Зейграник Ю.А., Ходаков К.А., Вавилов С.Н. Паровые агломераты и сухие пятна как предвестники кризиса кипения недогретой жидкости в канале // ТВТ. 2021. Т. 59. № 3. С. 373.
  4. Володин О.А., Печеркин Н.И., Павленко А.Н. Интенсификация теплообмена при кипении и испарении жидкостей на модифицированных поверхностях // ТВТ. 2021. Т. 59. № 2. С. 280.
  5. Shankar P.N., Deshpande M.D. On the Temperature Distribution in Liquid–Vapor Phase Change between Plane Liquid Surfaces // Phys. Fluids A: Fluid Dynamics. 1990. V. 2. № 6. P. 1030.
  6. Fang G., Ward C.A. Temperature Measured Close to the Interface of an Evaporating Liquid // Phys. Rev. E. 1999. V. 59. № 1. P. 417.
  7. Duan F., Ward C.A., Badam V.K., Durst F. Role of Molecular Phonons and Interfacial-temperature Discontinuities in Water Evaporation // Phys. Rev. E. 2008. V. 78. № 4. P. 041130.
  8. Kazemi M.A., Ward C.A. Contribution of Thermocapillary Convection to Liquid Evaporation // Int. J. Heat Mass Transfer. 2021. V. 164. P. 120400.
  9. Gatapova E.Ya., Graur I.A., Kabov O.A., Aniskin V.M., Filipenko M.A., Sharipov F., Tadrist L. The Temperature Jump at Water–Air Interface During Evaporation // Int. J. Heat Mass Transfer. 2017. V. 104. P. 800.
  10. Labuntsov D.A., Kryukov A.P. Analysis of Intensive Evaporation and Condensation // Int. J. Heat Mass Transfer. 1979. V. 22. P. 989.
  11. Graur I.A., Gatapova E.Ya., Moritz W., Batueva M.A. Non-equilibrium Evaporation: 1D benchmark Problem for Single Gas // Int. J. Heat Mass Transfer. 2021. V. 181. 121997.
  12. Zhakhovsky V.V., Kryukov A.P., Levashov V.Y., Shishkova I.N., Anisimov S.I. Mass and Heat Transfer between Evaporation and Condensation Surfaces: Atomistic Simulation and Solution of Boltzmann Kinetic Equation // Proc. National Academy of Sciences of the United States of America. 2019. V. 116(37). P. 18209.
  13. Гатапова Е.Я., Филипенко Р.А., Люлин Ю.В., Граур И.А., Марчук И.В., Кабов О.А. Экспериментальное исследование температурного поля в двухслойной системе жидкость–газ // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Т. 22. № 6. С. 729.
  14. Gatapova E.Ya., Filipenko M.A., Aniskin V.M., Kabov O.A. A Contact Method for Simultaneous Measuring the Liquid Film Thickness and Temperature // Interfacial Phenom. Heat Transfer. 2018. V. 6. № 3. P. 187.
  15. Yarushev N.A. Theoretical Basis of Non-stationary Temperature Measurement. Л.: Энepгoaтoмиздaт, 1990.
  16. Nanigian J. Eliminate Temperature Errors Caused by Conduction // Adv. Mater. Process. 1994. V. 146. № 6. P. 66.
  17. Attia M.H., Kops L. Distortion in Thermal Field around Inserted Thermocouples in Experimental Interfacial Studies. Part II. Effect of the Heat Flow Through the Thermocouple // J. Eng. Industry. 1988. V. 110. № 1. P. 7.

Қосымша файлдар


© Е.Я. Гатапова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».