National Research Tomsk Polytechnic Universityの研究グループが、高温環境で蒸発する水滴挙動を調査しました。
この研究成果は、International Journal of Thermal Sciencesに掲載されています。
この記事は下記論文の紹介記事です。
論文：
Kuznetsov, G. V., P. A. Strizhak, and R. S. Volkov. "Heat exchange of an evaporating water droplet in a high-temperature environment." International Journal of Thermal Sciences 150 (2020): 106227.
同研究グループは、高温加熱における水滴の蒸発の特性を捉えるための実験を行いました。
実験パラメータを、液滴半径1〜2.5ミリメートル、温度が20～1100°C、空気流速0〜5メートル/秒の条件において調査しました。
調査の結果、典型的な水滴の加熱速度は、0.4〜92.4°C / sで、蒸発速度は0.003〜0.178 kg /（m2s）であることが判明しました。
実験データの基準処理は、RanzおよびMarshallによって定式化された古典的な方程式と、一連の研究グループおよび科学者によって提案された方程式に基づいて行っています。
また、レイノルズ数の変動の影響を調査しており、調査した結果から無次元数であるヌセルト数Nuをレイノルズ数Reおよびプラントる数Prの関数として算出しています。
なお、調整係数が新たに、ガス媒体温度の関数として液滴表面温度と蒸発速度を考慮するために提案されています。
最後に、高速熱供給時の液滴加熱と蒸発率の実験データにシミュレーション結果を近づけるために、現代の数学モデルをどのように修正できるかについて仮説を立てています。