Испарение жидкости в собственный пар: эксперименты с водой на масштабе длины свободного пробега молекулы и моделирование кинетическим методом

Большой интерес для инженеров и исследователей представляет возможность использования сверхинтенсивного испарения в системах охлаждения нового поколения, где влияние эффектов, происходящих в слое Кнудсена, на общий теплообмен может быть значительным. Проводились систематические измерения температурного профиля на межфазной границе на масштабе длины свободного пробега молекулы в климатической камере при пониженном давлении для системы вода-водяной пар. Полученные результаты обладают абсолютной новизной и разрешают два главных вопроса процесса фазового перехода: определены величины скачков температур на межфазной границе и впервые представлено экспериментальное подтверждение существования обратного градиента температуры (inverted temperature gradient paradox). В работе также выполнены расчеты процессов испарения и конденсации кинетическими методами и методами молекулярной динамики. Также приводится кинетический подход к теоретическому описанию величины скачка температуры для многоатомного газа с несколькими степенями свободы.

Фотография экспериментальной установки (а). Измеренные профили и скачки температур вблизи межфазной границы вода-водяной пар (б) при Tv = 29.9 °C [pv = psat(Tv) = 4222.9 Па]

Руководитель работы – к. ф.-м. н. Гатапова Е.Я., тел. +7 (383) 316-51-37.