Г.Н. Товарных
2
ние насыщенных паров выше, а плотность ниже, чем в основном
объеме компонента. Это расслоение может оказать существенное
влияние на процессы испарения и конденсации на границе между
жидкостью и паром, а следовательно, и на давление в емкости [4].
Рассмотрим случай бездренажного хранения шуги в вертикаль-
ной цилиндрической емкости радиусом
R
и высотой
Н
(рис.1). В ис-
следуемой области имеем следую-
щие характерные зоны: слой теп-
лоизоляции
1
; металлическая стен-
ка
2
; область пара
3
; область чи-
стой жидкости
4
, образованная в
результате плавления твердой фазы
в шуге; слой шуги
5
.
Теплота из внешней среды по-
ступает через слой теплоизоляции и
металлическую стенку в рассматри-
ваемую область, распространяется
путем теплопроводности и конвек-
ции в паре и жидкости, вызывает
испарение жидкости и плавление
твердой фазы в шуге. Вследствие
нагрева пара, испарения жидкости,
плавления твердой фазы и теплово-
го расширения жидкости происхо-
дит рост давления в емкости.
При решении задачи предпола-
гаем, что пар подчиняется уравне-
нию состояния идеального газа,
область шуги изотермична и имеет
температуру плавления твердой фазы, поверхность раздела пар
—
чистая жидкость неподвижная, а поверхность раздела шуга
—
чистая
жидкость подвижная, плоская и параллельная границе пар
—
жид-
кость. Считаем, что температура наружной поверхности теплоизоля-
ции известна, а внутри теплоизоляции по нормали к внешним грани-
цам температура распределена по линейному закону. Градиентом
температуры в металлической стенке в поперечном направлении
пренебрегаем.
Таким образом, сформулирована сопряженная задача о нахожде-
нии температурных и гидродинамических полей в области пара и
жидкости с учетом теплопереноса по стенкам при наличии подвиж-
ной границы раздела между жидкостью и шугой и неподвижной гра-
ницы — между паром и жидкостью, на которой происходит испаре-
ние жидкой фазы.
Рис. 1.
Общий вид емкости, частич-
но заполненной криопродуктом:
1
— слой теплоизоляции;
2
— метал-
лическая стенка;
3
— область пара;
4
— область чистой жидкости;
5
—
область шугообразного продукта;
6
—
граница между паром и жидкостью
(Г1);
7
— граница между жидкостью и
шугой (Г2)
