Droplet vaporization
நீராவி நீர்த்துளி (நீர்த்துளி நீராவி) சிக்கல் திரவ இயக்கவியலில் ஒரு சவாலான பிரச்சினையாகும். இது ஸ்ப்ரேக்களின் போக்குவரத்து மற்றும் கணக்கீடு சம்பந்தப்பட்ட பல பொறியியல் சூழ்நிலைகளின் ஒரு பகுதியாகும்ஃ எரிபொருள் உட்செலுத்துதல், தெளிப்பு ஓவியம், ஏரோசல் தெளிப்பு, ஒளிரும் வெளியீடுகள். இந்த பொறியியல் சூழ்நிலைகளில் பெரும்பாலானவற்றில் நீர்த்துளிக்கும் அதைச் சுற்றியுள்ள வாயுவுக்கும் இடையே ஒரு ஒப்பீட்டு இயக்கம் உள்ளது. நீர்த்துளியின் மீது வாயு ஓட்டம் ஒரு கடினமான கோளத்தின் மீது வாயு ஓட்டத்தின் பல அம்சங்களைக் கொண்டுள்ளதுஃ அழுத்தம் சாய்வு, பிசுபிசுப்பு எல்லை அடுக்கு, விழித்தல். இந்த பொதுவான ஓட்ட அம்சங்களைத் தவிர, மேற்பரப்பு-வெட்டு விசைகள் மற்றும் எல்லை அடுக்கு வீசும் விளைவு ஆகியவற்றால் இயக்கப்படும் உள் திரவ சுழற்சி நிகழ்வையும் ஒருவர் குறிப்பிடலாம். நீர்த்துளியின் மீது வாயு ஓட்டத்தை வகைப்படுத்தும் முக்கிய அளவுருக்களில் ஒன்று, தொடர்புடைய வேகம், நீர்த்துளி விட்டம் மற்றும் வாயு கட்ட பண்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட நீர்த்துளி ரெனால்ட்ஸ் எண் ஆகும். வாயு ஓட்டத்தின் அம்சங்கள் வாயு மற்றும் திரவ கட்டங்களுக்கு இடையிலான நிறை, வேகம் மற்றும் ஆற்றல் பரிமாற்றங்களில் முக்கியமான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, எனவே, அவை எந்த ஆவியாதல் நீர்த்துளி மாதிரியிலும் சரியாக கணக்கிடப்பட வேண்டும். முதல் படியாக, நீர்த்துளிக்கும் சுற்றியுள்ள வாயுவுக்கும் இடையில் ஒப்பீட்டு இயக்கம் இல்லாத எளிய வழக்கை ஆராய்வது மதிப்புக்குரியது. இது ஆவியாக்கும் நீர்த்துளி சிக்கலில் ஈடுபட்டுள்ள இயற்பியல் பற்றிய சில பயனுள்ள நுண்ணறிவுகளை வழங்கும். பொறியியல் சூழ்நிலைகளில் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டாவது படி மாதிரிகளில், நீர்த்துளி மற்றும் சுற்றியுள்ளவற்றுக்கு இடையில் ஒரு ஒப்பீட்டு இயக்கம் உள்ளது. ஒற்றை கோள சமச்சீர் நீர்த்துளி இந்த பிரிவில் நீர்த்துளிக்கும் வாயுவுக்கும் இடையில் ஒப்பீட்டு இயக்கம் இல்லை என்றும், நீர்த்துளிக்குள் உள்ள வெப்பநிலை ஒரே மாதிரியாக இருப்பதாகவும் கருதுகிறோம் (நீர்த்துளி வெப்பநிலையின் சீரான தன்மையைக் கணக்கிடும் மாதிரிகள் அடுத்த பிரிவில் வழங்கப்படுகின்றன). நீர்த்துளி ஆரம் மற்றும் நீர்த்துளி வெப்பநிலையின் நேர பரிணாமம், பின்வரும் சாதாரண வேறுபட்ட சமன்பாடுகளின் தொகுப்பைத் தீர்ப்பதன் மூலம் கணக்கிடப்படலாம்ஃ இங்குஃ திரவ அடர்த்தி (கிலோ. மீ.-3) என்பது நீர்த்துளியின் ஆவியாதல் விகிதம் (கிலோ. எஸ்.-1) என்பது நிலையான அழுத்தத்தில் திரவ குறிப்பிட்ட வெப்பம் (ஜே. கே. ஜி.-1. கே.-1) என்பது நீர்த்துளிக்குள் நுழையும் வெப்பப் பாய்வு (ஜே. எஸ்.-1) நீர்த்துளிக்குள் நுழையும் வெப்பப் பாய்வு பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தப்படலாம்ஃ அங்குஃ வாயுவிலிருந்து நீர்த்துளி மேற்பரப்புக்கு வெப்பப் பாய்வு (ஜே. எஸ்.-1) என்பது கருதப்படும் இனங்களின் ஆவியாதலின் மறைந்த வெப்பமாகும் (ஜே. கே. ஜி.-1) ஒரு ஒற்றை, தூய, கூறு நீர்த்துளி கருதப்படுகிறது மற்றும் வாயு கட்டம் ஒரு சிறந்த வாயுவாக செயல்படுவதாக கருதப்படுகிறது. நீர்த்துளியைச் சுற்றியுள்ள வாயுப்புலத்திற்கு ஒரு கோள சமச்சீர் புலம் உள்ளது. நீர்த்துளியைச் சுற்றியுள்ள வாயு படலத்தில் வெப்பம் மற்றும் வெகுஜன பரிமாற்ற செயல்முறைகளைக் கருத்தில் கொள்வதன் மூலம் பகுப்பாய்வு வெளிப்பாடுகள் காணப்படுகின்றன. நீர்த்துளி ஆவியாகிறது மற்றும் வாயு படலத்தில் ஒரு ரேடியல் ஓட்ட புலத்தை உருவாக்குகிறது. நீர்த்துளியில் இருந்து வரும் நீராவி, நீர்த்துளியின் மேற்பரப்பில் இருந்து விலகி பரவுகிறது. நீர்த்துளி இடைமுகத்தை நோக்கிய வெப்பச்சலனத்திற்கு எதிராக வெப்பம் கதிரியக்கமாக நடத்துகிறது. இந்த செயல்முறை ஸ்டீபன் வெப்பச்சலனம் அல்லது ஸ்டீபன் ஓட்டம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. நிறை, எரிபொருள்-நீராவி நிறை பின்னம் மற்றும் ஆற்றலுக்கான வாயு கட்ட பாதுகாப்பு சமன்பாடுகள் ஒரு கோள ஒருங்கிணைப்பு அமைப்பில் எழுதப்பட்டுள்ளனஃ இங்குஃ வாயு கட்டத்தின் அடர்த்தி (கிலோ. மீ.-3) ரேடியல் நிலை (மீ) ஸ்டீபன் திசைவேகம் (மீ. எஸ்.-1) வாயு படலத்தில் எரிபொருள் நிறை பின்னம் (-) வெகுஜன பரவல் (மீ. எஸ்.-1) வாயுவின் என்தால்பி (ஜே. கே. ஜி.-1) வாயு படல வெப்பநிலை (கே) வாயுவின் வெப்ப கடத்துத்திறன் (டபிள்யூ. எம்.-1. கே.-1) வாயு கட்டத்திற்குள் உள்ள உயிரினங்களின் எண்ணிக்கை, அதாவது. காற்று + எரிபொருள் (-) வாயு கட்ட வெப்பம் மற்றும் நிறை பரிமாற்ற செயல்முறைகள் அரை-நிலையானவை என்றும், வெப்ப-இயற்பியல் பண்புகள் மாறிலியாக கருதப்படலாம் என்றும் கருதப்படுகிறது. வாயு கட்டத்தின் அரை-நிலைத்தன்மையின் அனுமானம், நீர்த்துளியைச் சுற்றியுள்ள வாயு படலம் நெருக்கடியான நிலையில் இருக்கும் சூழ்நிலைகளில் அல்லது வாயு புலம் ஒரு ஒலி புலத்திற்கு சமர்ப்பிக்கப்படும் சூழ்நிலையில் அதன் வரம்பைக் காண்கிறது. நிலையான வெப்ப-இயற்பியல் பண்புகளின் அனுமானம் திருப்திகரமாக இருப்பது கண்டறியப்படுகிறது, இதில் பண்புகள் சில குறிப்பு நிலைமைகளில் மதிப்பிடப்படுகின்றனஃ குறிப்பு வெப்பநிலை (கே) என்பது நீர்த்துளி மேற்பரப்பில் உள்ள வெப்பநிலை (கே) என்பது நீர்த்துளி மேற்பரப்பில் இருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள வாயுவின் வெப்பநிலை (கே) என்பது குறிப்பு எரிபொருள் நிறை பின்னம் (-) என்பது நீர்த்துளி மேற்பரப்பில் உள்ள எரிபொருள் நிறை பின்னம் (-) என்பது நீர்த்துளி மேற்பரப்பில் இருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள எரிபொருள் நிறை பின்னம் (-) 1/3 சராசரி விதி, பெரும்பாலும் இலக்கியத்தில் பரிந்துரைக்கப்படுகிறது வெகுஜன பாதுகாப்பு சமன்பாடு எளிதாக்குகிறதுஃ நிறை மற்றும் எரிபொருள் நீராவி நிறை பின்னத்திற்கான பாதுகாப்பு சமன்பாடுகளை இணைத்தல் எரிபொருள் நீராவி நிறை பின்னத்திற்கான பின்வரும் வேறுபட்ட சமன்பாடு பெறப்படுகிறதுஃ இந்த சமன்பாட்டை ஒருங்கிணைத்தல் வெப்பப் பாய்ச்சலுக்கான பகுப்பாய்வு வெளிப்பாடு இப்போது பெறப்பட்டுள்ளது. சில கையாளுதல்களுக்குப் பிறகு ஆற்றலின் பாதுகாப்புச் சமன்பாடு பின்வருமாறு எழுதுகிறதுஃ எங்கேஃ எரிபொருள் நீராவியின் என்தால்பி (J. Kg−1) நீர்த்துளி மேற்பரப்பில் எல்லை நிபந்தனையைப் பயன்படுத்துவது மற்றும் நம்மிடம் உள்ள உறவைப் பயன்படுத்துவதுஃ எங்கேஃ எரிபொருள் நீராவியின் நிலையான அழுத்தத்தில் குறிப்பிட்ட வெப்பம் (J. Kg−1. K−1) இந்த சமன்பாட்டை சுற்றுப்புற வாயு கட்ட நிலைமைகளுடன் () ஒருங்கிணைப்பது வாயு படல வெப்பநிலையின் மாறுபாட்டை ரேடியல் தூரத்தின் செயல்பாடாக வழங்குகிறதுஃ மேலே உள்ள சமன்பாடு நீர்த்துளி ஆவியாதல் விகிதத்திற்கு இரண்டாவது வெளிப்பாட்டை வழங்குகிறதுஃ மேலும் எங்கேஃ மிதக்கும் வெப்ப பரிமாற்ற எண் இறுதியாக நீர்த்துளி ஆவியாதல் விகிதத்திற்கான புதிய வெளிப்பாட்டை இணைக்கிறது மற்றும் வாயுவின் மாறுபாட்டிற்கான வெளிப்பாடு எனவே, ஸ்பால்டிங் வெகுஜன பரிமாற்ற எண்ணுக்கும் ஸ்பால்டிங் வெப்ப பரிமாற்ற எண்ணுக்கும் இடையே ஒரு உறவு உள்ளது மற்றும் எழுதுகிறதுஃ இங்குஃ வாயு படலம் லூயிஸ் எண் (-) என்பது நிலையான அழுத்தத்தில் உள்ள வாயு படல குறிப்பிட்ட வெப்பமாகும் (J. Kg−1. K−1) நீர்த்துளி ஆவியாதல் விகிதத்தை ஷெர்வுட் எண்ணின் செயல்பாடாக வெளிப்படுத்தலாம். ஷெர்வுட் எண் நீர்த்துளிக்கு பரிமாணமற்ற வெகுஜன பரிமாற்ற விகிதத்தை விவரிக்கிறது மற்றும் பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படுகிறதுஃ எனவே, நீர்த்துளி ஆவியாதல் விகிதத்திற்கான வெளிப்பாட்டை இவ்வாறு மீண்டும் எழுதலாம்ஃ இதேபோல், வாயுவிலிருந்து நீர்த்துளிக்கு கடத்தும் வெப்ப பரிமாற்றத்தை வெளிப்படுத்தலாம். நுசெல்ட் எண் நீர்த்துளிக்கு ஒரு பரிமாணமற்ற வெப்ப பரிமாற்ற விகிதத்தை விவரிக்கிறது மற்றும் பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படுகிறதுஃ பின்னர்ஃ நம்மிடம் உள்ள வரம்பில் இது கிளாசிக்கல் வெப்ப கோள முடிவுக்கு ஒத்திருக்கிறது. ஒற்றை வெப்பச்சலன நீர்த்துளி ஒரு நீர்த்துளிக்கும் வாயுவுக்கும் இடையிலான ஒப்பீட்டு இயக்கம் நீர்த்துளியைச் சுற்றியுள்ள வாயு படலத்தில் வெப்பம் மற்றும் வெகுஜன பரிமாற்ற விகிதங்களை அதிகரிக்கிறது. ஒரு வெப்பச்சலன எல்லை அடுக்கு மற்றும் ஒரு வேக் நீர்த்துளியைச் சுற்றி வரலாம். மேலும், திரவ மேற்பரப்பில் உள்ள வெட்டு விசை ஒரு உள் சுழற்சியை ஏற்படுத்துகிறது, இது திரவத்தின் வெப்பத்தை மேம்படுத்துகிறது. இதன் விளைவாக, நீர்த்துளி ரெனால்ட்ஸ் எண்ணுடன் ஆவியாதல் விகிதம் அதிகரிக்கிறது. ஒற்றை வெப்பச்சலன நீர்த்துளி ஆவியாக்கம் வழக்கில் பல வெவ்வேறு மாதிரிகள் உள்ளன. ஆவியாக்கும் நீர்த்துளி மாதிரிகள் ஆறு வெவ்வேறு வகுப்புகளைச் சேர்ந்தவை என்று காணலாம்ஃ நிலையான நீர்த்துளி வெப்பநிலை மாதிரி (டி 2-லா) எல்லையற்ற திரவ கடத்துத்திறன் மாதிரி கோள சமச்சீர் நிலையற்ற நீர்த்துளி வெப்பமாக்கல் மாதிரி பயனுள்ள கடத்துத்திறன் மாதிரி நீர்த்துளி வெப்பமயமாதல் நேவியர்-ஸ்டோக்ஸ் கரைசலின் சுழல் மாதிரி இந்த மாதிரிகள் அனைத்திற்கும் இடையிலான முக்கிய வேறுபாடு திரவ கட்டத்தின் வெப்பத்தின் சிகிச்சையாகும், இது பொதுவாக நீர்த்துளி ஆவியாக்கத்தின் விகிதக் கட்டுப்பாட்டு நிகழ்வாகும். முதல் மூன்று மாதிரிகள் உள் திரவ சுழற்சியைக் கருத்தில் கொள்ளவில்லை. பயனுள்ள கடத்துத்திறன் மாதிரி (4) மற்றும் துளி வெப்பத்தின் சுழல் மாதிரி (5) உள் சுழற்சி மற்றும் உள் வெப்பச்சலனத்திற்கு காரணமாகின்றன. நேவியர்-ஸ்டோக்ஸ் சமன்பாடுகளின் நேரடி தீர்மானம், கொள்கையளவில், வாயு கட்டம் மற்றும் திரவ கட்டம் ஆகிய இரண்டிற்கும் சரியான தீர்வுகளை வழங்குகிறது. மாடல் (1) என்பது மாடல் (2) இன் எளிமைப்படுத்தலாகும், இது மாடல் (3) இன் எளிமைப்படுத்தலாகும். கோள சமச்சீர் நிலையற்ற நீர்த்துளி வெப்ப மாதிரி (3) திரவ கட்டத்தில் வெப்பப் பரவலுக்கான சமன்பாட்டைத் தீர்க்கிறது. ஒரு துளி வெப்பமூட்டும் நேரத்தை ஒரு வெப்பப் பரவல் அலை துளி மேற்பரப்பில் இருந்து அதன் மையத்திற்கு ஊடுருவத் தேவையான நேரமாக வரையறுக்கலாம். நீர்த்துளி வெப்பப்படுத்தும் நேரம் நீர்த்துளி வாழ்நாளுடன் ஒப்பிடப்படுகிறது, τl. நீர்த்துளியின் வாழ்நாளுடன் ஒப்பிடும்போது நீர்த்துளியின் வெப்ப நேரம் குறைவாக இருந்தால், நீர்த்துளியின் உள்ளே உள்ள வெப்பநிலை புலம் சீரானதாகவும், மாதிரி (2) பெறப்பட்டதாகவும் நாம் கருதலாம். எல்லையற்ற திரவ கடத்துத்திறன் மாதிரியில் (2) நீர்த்துளியின் வெப்பநிலை ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், ஆனால் நேரத்திற்கு ஏற்ப மாறுபடும். ஒரு படி மேலே சென்று, நீர்த்துளி வெப்பநிலையின் தற்காலிக மாறுபாட்டை நாம் புறக்கணிக்கக்கூடிய நிலைமைகளைக் கண்டறிய முடியும். ஈரமான பல்ப் வெப்பநிலையை அடையும் வரை திரவ வெப்பநிலை காலப்போக்கில் மாறுபடும். ஈரமான-பல்ப் வெப்பநிலையை நீர்த்துளி வெப்ப நேரத்தின் அதே அளவிலான வரிசையில் அடைந்தால், நேரத்தைப் பொறுத்தவரை திரவ வெப்பநிலையை நிலையானதாகக் கருதலாம்; மாதிரி (1), d2-விதி, பெறப்படுகிறது. எல்லையற்ற திரவ கடத்துத்திறன் மாதிரி தொழில்துறை தெளிப்பு கணக்கீடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறதுஃ கணக்கீட்டு செலவுகள் மற்றும் துல்லியம் ஆகியவற்றுக்கு இடையிலான சமநிலைக்காக. நீர்த்துளியைச் சுற்றியுள்ள வெப்பம் மற்றும் வெகுஜன பரிமாற்ற விகிதங்களை மேம்படுத்திய வெப்பச்சலன விளைவுகளைக் கணக்கிட, ஷெர்வுட் மற்றும் நுசெல்ட் எண்களின் கோள சமச்சீர் வெளிப்பாடுகளுக்கு ஒரு திருத்தம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அப்ராம்சோன் மற்றும் சிரிக்னானோ மாற்றியமைக்கப்பட்ட ஷெர்வுட் மற்றும் நுசெல்ட் எண்களுக்கு பின்வரும் சூத்திரத்தை பரிந்துரைக்கிறார்கள்ஃ மேற்பரப்பு வீசுவதற்கு எங்கே மற்றும் கணக்கு, இதன் விளைவாக நீர்த்துளியைச் சுற்றியுள்ள எல்லை அடுக்கு தடிமனாகிறது. மேலும் நன்கு அறியப்பட்ட ஃப்ராஸ்லிங் அல்லது ரான்ஸ்-மார்ஷல், தொடர்பிலிருந்து காணலாம்ஃ ஷ்மிட் எண் எங்கே, பிராண்ட்ல் எண், ரெனால்ட்ஸ் எண். மேலே உள்ள வெளிப்பாடுகள், ரெனால்ட்ஸ் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பதன் மூலம் வெப்பம் மற்றும் நிறை பரிமாற்ற விகிதங்கள் அதிகரிக்கின்றன என்பதைக் காட்டுகின்றன. குறிப்புகள் திரவ இயக்கவியல்