ENERGY BALANCE OF PUFFING AND MICROEXPLOSION OF TWO-LIQUID DROPLETS

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The results of energy analysis of the fragmentation regimes (puffing and microexplosion) of two-liquid droplets of the core-shell type are given. It is shown that using the classical energy approach to describe the hydrodynamic processes, it is possible to predict the critical (necessary and sufficient) conditions for the implementation of fragmentation regimes and their consequences. As distinct from the force approach, it is possible to estimate the discrete energies spent on evaporation, heating, fragmentation, viscous dissipation, and resistance during the motion of the fragmentation front.

About the authors

D. V Antonov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: dva14@tpu.ru
Tomsk, Russia

R. M Fedorenko

National Research Tomsk Polytechnic University

Tomsk, Russia

D. N Kovalev

National Research Tomsk Polytechnic University

Tomsk, Russia

P. A Strizhak

National Research Tomsk Polytechnic University

Tomsk, Russia

References

  1. Amani A., Jalilnejad E., Mousavi S.M. Simulation of phenol biodegradation by RalstoniaEutropha in a packed-bed bioreactor with batch recycle mode using CFD technique // J. Ind. Eng. Chem. 2018. V 59. P. 310—319.
  2. Lyupa A.A., Morozov D.N., Trapeznikova M.A., Chetverushkin B.N., Churbanova N.G., Lemeshevsky S.V. Simulation of oil recovery processes with the employment of high-performance computing systems // Math. Models Comput. Simul. 2016. V 8. № 2. P 129-134.
  3. Horgue P., Soulaine C., Franc J., Guibert R., Debenest G. An open-source toolbox for multiphase flow in porous media // Comput. Phys. Commun. 2015. V. 187.P. 217-226.
  4. Antonov D.V., Piskunov M.V., Strizhak P.A. Breakup and explosion of droplets of two immiscible fluids and emulsions // Int. J. Therm. Sci. 2019. V. 142. P. 30-41.
  5. Antonov D.V., Fedorenko R.M., Strizhak P.A. Micro-Explosion Phenomenon: Conditions and Benefits // Energies. 2022. V. 15. №. 20. P. 7670.
  6. Голубятников А.Н., Украинский Д.В. О динамике сферического пузырька в неньютоновских жидкостях // Изв. РАН. МЖГ. 2021. № 4. С. 52-62.
  7. Губайдуллин Д.А., Панин К.А., Федоров Ю.В. Акустика жидкости с покрытыми оболочкой каплями при наличии фазовых переходов // Изв. РАН. МЖГ. 2022. № 4. С. 41-51.
  8. Liu C., Cui L., Xu J., Cen L., Xu J., Li P., XiaoT., Cao F. Achieving optimal micro-explosions in stable emulsions by adding water-soluble polymers // Chem. Eng. Sci. 2023. V. 281. P. 119-120.
  9. Антонов Д.В., Вершинина К.Ю., Федоренко Р.М. Микровзрывная фрагментация двухжидкостных капель на основе таллового масла // Письма в ЖТФ. 2023. Т. 49. №. 14. С. 3-7.
  10. Лейбниц Г.В. Краткое доказательство примечательной ошибки Декарта... Соч. в 4 том. Т. I. М.: Мысль, 1981. С. 118-125.
  11. Бернулли Д. Гидродинамика, или записки о силах и движениях жидкостей. Л.: Изд. АН СССР, 1950. 551 с.
  12. Чашечкин Ю.Д. Теория и метрология аэрогидромеханики // Материалы III Отраслевой конференции по измерительной технике и метрологии для исследований летательных аппаратов, КИМИЛА 2018. 2018. С. 45-76.
  13. Antonov D.V., Strizhak P.A. Intensification of vaporization and secondary atomization of droplets of fireextinguishing liquid composition // Tech. Phys. Lett. 2020. V. 46. P. 122-125.
  14. Yaws C.L. Yaws’ handbook of thermodynamic and physical properties of chemical compounds. Knovel. 2003. 233 p.
  15. Antonov D.V., Kuznetsov G.V., Strizhak P.A. Comparison of the characteristics of micro-explosion and ignition of two-fluid water-based droplets, emulsions and suspensions, moving in the high-temperature oxidizer medium // Acta Astronaut. 2019. V. 160. P. 258-269.
  16. Антонов Д.В., Федоренко Р.М., Стрижак П.А. Коллективные эффекты при формировании вторичных фрагментов в результате микровзрывной фрагментации композиционных топлив // Горение взрыв. Т. 15. № 2. С. 22-33.
  17. Chauveau C., Birouk M., Halter F., Gokalp I. An analysis of the droplet support fiber effect on the evaporation process // Int. J. Heat Mass Transf. 2019. V. 128. P. 885-891.
  18. Wang J., Huang X., Qiao X., Ju D., Sun C. Experimental study on effect of support fiber on fuel droplet vaporization at high temperatures // Fuel. 2020. V. 268. P. 117-407.
  19. Chauveau C., Birouk M., Gokalp I. An analysis of the d2-law departure during droplet evaporation in microgravity // Int. J. Multiph. Flow. 2011. V. 37. P. 252-259.
  20. Liu Y.C., Xu Y., Avedisian C.T., Hicks M.C. The effect of support fibers on micro-convection in droplet combustion experiments // Proc. Combust. Inst. 2015. V. 35. P. 1709-1716.
  21. Zhang Y., Huang R., Huang Y., Huang S., Ma Y., Xu S., Zhou P. Effect of ambient temperature on the puffing characteristics of single butanol-hexadecane droplet // Energy. 2018. V. 145. P. 430-441.
  22. Kang H., Won J., Baek S.W., Kwon S. Autoignition and combustion characteristics of sodium borohydride-based non-toxic hypergolic fuel droplet at elevated temperatures // Combust. Flame. 2017. V. 181. P. 149-156.
  23. Antonov D., Bellettre J., Tarlet D., Massoli P., Vysokomornaya O., Piskunov M. Impact of holder materials on the heating and explosive breakup of two-component droplets // Energies. 2018. V. 11. № 12. P. 3307.
  24. Antonov D.V., Volkov R.S., Fedorenko R.M., Strizhak P.A., Castanet G., Sazhin S.S. Temperature measurements in a string of three closely spaced droplets before the start of puffing/micro-explosion: Experimental results and modelling // Int. J. Heat Mass Transf. 2021. V. 181. P. 121837.
  25. Vysokomornaya O.V., Piskunov M.V., Strizhak P.A. Breakup of heterogeneous water drop immersed in hightemperature air // Appl. Therm. Eng. 2017. V 127. P. 1340—1345.
  26. Бардаков Р.Н., Васильев А.Ю., Чашечкин Ю.Д. Расчет и измерения конических пучков трехмерных периодических внутренних волн, возбуждаемых вертикально осциллирующим поршнем // Изв. РАН. МЖГ. 2007. №4. С. 117-133.
  27. Sazhin S.S., Bar-Kohany T., Nissar Z., Antonov D., Strizhak P.A., Rybdylova O.D. A new approach to modelling micro-explosions in composite droplets // Int. J. Heat Mass Transf. 2020. V. 161. P. 120238.
  28. Su G.-Y., Bucci M., McKrell T., Buongiorno J. Transient boiling of water under exponentially escalating heat inputs. Part I: Pool boiling // Int. J. Heat Mass Transf. 2016. V. 96. P. 667-684.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».