THE EFFECT OF STEFAN FLOW ON THE MODELS OF DROPLET EVAPORATION

Authors : Yigit AKKUS

Pages : 309-318

Doi:10.47480/isibted.817053

View : 30 | Download : 18

Publication Date : 2020-10-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Bilim ve endüstrideki çeşitli uygulamalarda kilit rolü olması nedeniyle damlacık buharlaşması literatürde yaygın olarak incelenmektedir. Damlacık buharlaşması problemi, sıvı ve buhar fazları ile bu fazları ayıran ara yüzeyde meydana gelen çeşitli mekanizmaları içerir. Modellenmesi kolay olmayan bu çok-fazlı problem birçok araştırmacı tarafından çalışılmıştır, ancak içerdiği mekanizmalardan sadece birkaçı ön plana çıkarılabilmiştir. Bir sıvının o sıvı içerisinde çözünmeyen gaz ortamına buharlaşması sırasında her zaman ortaya çıkan Stefan akışı, bulmacanın parçalarından biridir. Ancak Stefan akışının buharlaşmaya olan katkısını araştıran çalışmaların sayısı oldukça sınırlıdır. Bu çalışmada, Stefan akışının etkisi, tüm ilgili fiziksel mekanizmaları içeren yenilikçi bir model kullanılarak ölçülmüştür. Damlacık yüksek sıcaklıkta bir katı yüzey üzerine yerleştirildiğinde Stefan akışının toplam buharlaşmanın %17'sinden sorumlu olabileceği bu çalışmada gösterilmiştir. Ayrıca, Stefan akışının ara yüzey kütle akısı denklemine dâhil edilmesiyle difüzyon temelli modellerin (gaz fazındaki) düşük performansının büyük ölçüde arttırılabileceği gösterilmiştir. Ayrıca bu çalışmada, sadece difüzyon ile difüzyon ve Stefan akışına dayalı mevcut ilgileşimlerin buharlaşma oranlarını bulma performansları tartışılmıştır. Son olarak, gaz ortamının değişen nem oranları altında, gaz fazındaki münferit taşıma mekanizmalarının toplam buharlaşma hızına olan katkılarında bir değişiklik olmadığı bulunmuştur. Bu sonuca dayanarak, Stefan akışı ve doğal konveksiyonun katkılarının, sadece difüzyonun katkısına doğrusal bir bağımlılığı olduğu düşünülmüştür. Bu çalışma, Stefan akışının, bilhassa ısıtılmış katı yüzeyler üzerinde duran damlacıkların buharlaşma hızlarını kayda değer şekilde arttırdığını göstermiştir. Bu yüzden, bundan sonra yapılacak ilgili damlacık buharlaşması modelleme çalışmaları Stefan akışını da içermelidir.
Keywords : Damlacık buharlaşması, Stefan akışı, doğal taşınım, gaz difüzyonu, sıcaklığa bağlı değişen kılcallık, kaldırma