Явление образования остаточной пленки в процессе термокапиллярного разрыва горизонтального слоя жидкости

Процесс термокапиллярного разрыва горизонтального слоя жидкости включает в себя три этапа: истончение пленки до остаточной пленки на нагревателе; существование устойчивой остаточной пленки в течение некоторого времени;  разрыв и высыхание остаточной пленки.

Динамика термокапиллярного разрыва горизонтального слоя воды (вид сверху). Мощность нагрева 75 Вт, толщина слоя воды 0,4 мм.

Для измерения субмикронных пленок жидкости был адаптирован и апробирован конфокальный метод. При помощи которого была впервые измерена толщина остаточной пленки для воды. Было установлено, что с увеличением вязкости рабочей жидкости, а также с ростом скорости нагрева толщина остаточной пленки увеличивается. Впервые получены безразмерные корреляционные соотношения для толщины остаточной пленки для рабочих жидкостей с различными теплофизическими свойствами. Экспериментальные данные были обобщены степенным законом Ca 0,64 с показателем, близким к показателю 2/3, что говорит о связи с задачами Ландау-Левича и Бретертона. 

Детальное изучение остаточной пленки жидкости важно не только с фундаментальной, но и с практической точки зрения. Наличие динамической ультратонкой пленки жидкости может значительно интенсифицировать теплообмен в потоках жидкости с образованием сухих пятен. Можно предположить, что если процесс испарения осуществляется в тонком слое жидкости, где динамические сухие пятна образуются и исчезают, то этот процесс может быть более эффективным, чем испарение жидкого слоя. Интенсификация теплообмена может происходить как за счет аномально интенсивного испарения в области линии контакта, так и за счет испарения ультратонкой остаточной пленки жидкости. Таким образом, раскрывается новый потенциальный механизм интенсификации теплообмена в испаряющихся пленках жидкости. 

Динамика толщины слоя воды над нагревателем (стадия остаточной пленки).

Обобщение экспериментальных данных по толщине остаточной пленки для различных рабочих жидкостей.

ИТ СО РАН. Руководитель работы – Кабов Олег Александрович зав. лабораторией, д. ф.-м. н., профессор. Исполнители – Кочкин Дмитрий Юрьевич аспирант; Зайцев Дмитрий Валерьевич с.н.с., к.ф.-м.н. Тел. +7 (383) 316-51-37.