Приближенный метод расчета времени плавления шугообразного криопродукта в торовой емкости

2 / 10

А.В. Тарасова, Г.Н. Товарных
2
Шуга рассматривается как квазижидкая среда. Плавление проис-
ходит под действием тепловых потоков, которые поступают к емко-
сти как со стороны твердых стенок, имеющих контакт с шугой, так
и сверху, со стороны чистой жидкости. При этом принимается пред-
положение о том, что температура в области чистой жидкости 2 G
распределена в вертикальном направлении по линейному закону
(рис. 1). Температура меняется от нас T — температуры насыщенных
паров (температура границы раздела жидкость — пар) до пл T — тем-
пературы плавления твердой фазы. В области 1 G находится пар, а
в области 3 G — шуга. Граница раздела шуга — область чистой жид-
кости характеризуется начальной 0  и текущей  координатой,
а также углом .  Площадь поверхности раздела между шугой и обла-
стью чистой жидкости обозначена через ж . S Геометрические пара-
метры тора заданы с помощью радиусов r и R .
Рис. 1. Плавление шуги в торовой емкости
Балансное условие Стефана для шуги, частично заполняющей то-
ровую полость, имеет вид
нас пл
б ж ж пл тв
0
, T T
q S S dt L dV
  
      
  
 
(1)
где q — удельный тепловой поток; б S — площадь поверхности,
имеющей контакт с шугой; ж  — теплопроводность жидкой фазы;
t — время; пл L — теплота плавления; тв  — плотность твердой фа-
зы;  — концентрация твердой фазы в шуге; dV — элементарный
объем, в котором происходит плавление шуги.
G1
G2
q
G3
q q
q
Т нас
Тпл
q
q
q
q
R
O
B
E
A
D
S ж
r d
d