Експериментальні дослідження випаровування крапель парафінів

Abstract

Парафін є легкоплавким матеріалом, який може використовуватись в якості екологічно чистого і високоенергетичного палива. Також його можна розглядати як перспективний матеріал з фазовими переходами, здатний акумулювати тепло. Відомо, що період індукції спалахування крапель парафіну складається з послідовних стадій, основними фізичними механізмами яких є плавлення та випаровування. В роботі досліджуються процеси випаровування крапель парафінів октадекану та докозану в повітрі при різних температурах. Розроблена методика дослідження кінетики випаровування крапель парафінового палива з використанням цифрової зйомки об’єкта дослідження та комп’ютерної обробки зображень. Доказано, що кінетика випаровування досліджуваних алканів описується лінійним законом зміни квадрата діаметра краплі з часом. Оцінено швидкості випаровування цих парафінів та знайдено сталі випаровування. Такі дані в літературних джерелах щодо цих парафінів відсутні. Експериментально знайдені значення сталих випаровування дали змогу оцінити час повного випаровування крапель та виначити коефіцієнт дифузії пари парафіну в повітрі при різних температурах. Ця інформація є цінною для прогнозування процесів тепломасообміну аерозолів даних алканів в реакційних об’ємах. В результаті проведених експериментальних досліджень встановлено, що швидкість випаровування октадекану більше ніж в 4 рази вища, ніж докозану. Отримано, що при досягнені температурою повітря визначених значень швидкість випаровування вказаних алканів значно зростає.

high-energy fuel. It can also be considered as a promising material with phase transitions capable of accumulating heat. It is known that the period of induction of ignition of paraffin droplets consists of successive stages, the main ones of which are melting and evaporation. The paper examines the processes of evaporation of octadecane and docosane droplets in air at different temperatures. A method of studying the kinetics of evaporation of paraffin fuel droplets using digital photography of the research object and computer image processing has been developed. It is proved that the evaporation kinetics of the studied alkanes is described by the linear law of the change of the square of the diameter of the drop over time. Evaporation rate constants were found. There are no such data in the literature for these paraffins. The use of evaporation constants made it possible to find the time of complete evaporation of drops and to estimate the diffusion coefficient of paraffin vapor in air at different temperatures. As a result of the experiments, it was established that the rate of evaporation of octadecane is more than 4 times higher than the rate of evaporation of docosane. It was found that when the air tem perature reaches the specified values, the rate of evaporation of the specified alkanes increases significantly.

в воздухе при разных температурах. Разработана методика исследования кинетики испарения капель парафинового топлива с использованием цифровой съемки объекта исследования и компьютерной обработки изображений. Доказано, что кинетика испарения капель изучаемых алканов описывается линейным законом изменения квадрата диаметра капли со временем. Оценены скорости испарения парафинов и найдены константы испарения. Такие данные в литературных источниках отсутствуют. Оценены времена полного испарения капель и надены коэффициенты диффузии пара октадекана в воздухе при различных температурах. Установлено, что скорость испарения октадекана более чем в 4 раза выше скорости испарения доказана. Получено, что при достижении температурой воздуха определенных значений, константа испарения указанных алканов резко возрастает.