Вестник МГТУ. 2016, №3.

Вестник МГТУ. 2016. Т. 19, № 3. С. 673–679. DOI: 10.21443/1560-9278-2016-3-673-679 675 Это означает, что с удалением от поверхности скорость жидкости уменьшается. На рис. 2, b показаны треки частиц на интервале времени от 2.5 до 12 с в наблюдаемой области толщиной 5–6 мм. Из рисунка видно, что вследствие прорастания температурного слоя движением охватывается вся наблюдаемая область. При этом в наблюдаемой области происходит вырывание скоростей движения меток по глубине, а также дальнейшее уменьшение скорости движения меток с течением времени. Рис. 2. Треки частиц в слое жидкости на начальной стадии абсорбции при Т 0 = 20.0 °С: a – 0 < t < 2,5 с (интервал 0.5 с); b – 2.5 < t < 12 c (интервал 1.0 с) На рис. 3 представлены результаты обработки видеоматериалов по измерению продолжительности конвективного движения τ * в зависимости от давления абсорбции P для раствора бромида лития толщиной слоя 20 ± 0.1 мм. Начальные концентрация и температура составили ξ 0 = 58 % и Т 0 = 22 ± 0.5 °С, что соответствует равновесному давлению насыщенных паров над раствором P = 255 ± 10 Па. Из рисунка видно, что при значениях давления меньше 500 Па движение жидкости в слое абсорбента слабо выражено. Дальнейшее повышение давления приводит к развитию термоконцентрационного конвективного течения, продолжительность которого увеличивается с ростом давления и изменяется от нескольких секунд до нескольких минут. Следует отметить, что при P > 1 500 Па имеет место большой разброс экспериментальных данных, что объясняется спонтанностью возникновения движения в слое абсорбента. Здесь же можно выделить две зоны возникновения неустойчивостей, связанных с горизонтальными и вертикальными потоками в слое жидкости: верхние точки 1 на рис. 3 свидетельствуют о продолжительном перемешивании в слое именно в вертикальном направлении, т. е. сверху от границы раздела фаз ко дну кюветы. Нижние точки 3 на графике относятся к случаю, когда перемешивание происходило только в тонком приповерхностном слое в горизонтальном направлении. Данные для вертикальной конвекции интерполируются эмпирической зависимостью τ * = 7 P 0.5 , а для горизонтальной конвекции τ * = 4 ⋅ 10 –5 P 2 . В этих зависимостях численные коэффициенты приведены для давления в [Па], а времени в [c]. Рис. 3. Зависимость продолжительности течения τ * от давления абсорбируемого пара: 1, 3 – опытные данные, 2 – интерполяция τ * = 4 ⋅ 10 –5 P 2 , 4 – интерполяция τ * = 7 P 0.5 В результате обработки массива видеоданных для треков частиц в слое жидкости были рассчитаны вертикальные V y и горизонтальные V x компоненты скорости их движения в зависимости от времени (рис. 4), при этом ось x направлена горизонтально, а ось y – вертикально. На рис. 4 показаны результаты для температуры раствора Т 0 = 24.5 °С и давления Р = 2030 Па (продолжительность движения меток составляла примерно 145 с). Видно, что в верхнем слое жидкости в первые 40 с движение в основном происходит в горизонтальном направлении. На этом интервале времени в наблюдаемой области достигаются наибольшие