ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ВОЛНОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЧЕНИЯ ЖИДКИХ ПЛЕНОК ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В АППАРАТАХ ПЛЕНОЧНОГО ТИПА

Аннотация

Тепломассообменные аппараты, в которых реализуется течение тонких слоев вязких жидкостей (жидких пленок), широко применяются в различных областях промышленности (химической, нефтехимической, энергетической, пищевой и др.).
В работе представлены результаты численного моделирования течения вертикальных пленок жидкостей (воды, спирта, молока) со свободной поверхностью при умеренных числах Рейнольдса в рамках дифференциального уравнения в частных производных для отклонения свободной поверхности пленки от невозмущенного состояния. Коэффициенты уравнения включают различные физико-химические факторы, в частности, параметр поверхностного натяжения. Представлена аналитическая зависимость для критических значений параметра Марангони.
Разработан алгоритм численного расчета волновых параметров, обеспечивающий надежность технологических процессов, применяемых в пленочных аппаратах. Проведены вычислительные эксперименты с целью расчета волновых параметров и областей неустойчивости жидких пленок. Рассчитаны критические значения параметра Марангони, при котором достигается эффект разрыва жидкой пленки.
При уменьшении параметра поверхностного натяжения жидкости течение жидкой пленки становится более неустойчивым: наблюдается расширение области неустойчивости, снижение критического значения числа Марангони. Результаты работы могут быть использованы при разработке технологических процессов в жидких пленках.