Разработка пневмовакуумной испарительной установки
5
Исходными зависимостями для построения математической мо-
дели процесса испарения являются [1]:
— закон Дальтона:
1
2
,
с
с
p p p
(1)
где
p
— давление смеси пара и воздуха;
p
1
c
— парциальное давление
пара около поверхности раздела фаз;
p
2
c
— парциальное давление
воздуха около поверхности раздела фаз;
— закон Фика:
1
1
ρ
,
с
с
c
j
D
n
(2)
где
с
1
— концентрация пара;
— плотность смеси;
D
— коэффици-
ент диффузии;
— закон Ньютона — Рихмана:
α
,
с
с
q t t
(3)
где
с
q
— удельный тепловой поток от межфазной границы в паро-
воздушную среду в единицу времени;
— коэффициент теплоотда-
чи;
t
c
— температура границы раздела фаз;
t
∞
— температура на рас-
стоянии
h
от границы раздела фаз;
— формула Стефана:
1
1
1
1
1
ln
,
1
с
pM D p p
J
RTh
p p
(4)
где
J
1
— полный поток массы;
M
1
— молярная масса пара;
R
— уни-
версальная газовая постоянная;
T
— температура смеси;
p
1∞
— дав-
ление паров на расстоянии
h
от границы раздела фаз.
Проверка адекватности математической модели, созданной на ба-
зе приведенных выше исходных зависимостей, проводилась путем
сопоставления результатов ее решения с результатами эксперимен-
тальных исследований по испарению микроколичеств жидкости из
пробирок. Для этой цели в ходе исследовательской работы изготов-
лен экспериментальный стенд с помощью технологии быстрого про-
тотипирования [7], расчетная схема которого соответствует состав-
ленной математической модели. Предложенная методика экспери-
мента позволяет с достаточной степенью точности измерить скорость
испарения раствора из пробирок.
В процессе эксперимента было проведено исследование скорости
испарения жидкости в зависимости от температуры жидкости
T
, дав-
ления
p
2∞
и скорости
2∞
рабочего газа и расстояния
h
от границы
раздела фаз.
Для определения расхода
G
в
и давления
p
в
рабочего газа в поло-
сти над рабочей ячейкой использовались характеристика побудителя
расхода и гидравлическое сопротивление проточной части испари-
