Studium kształtu kropli wody w warunkach Leidenfrosta

Praca dotyczy odparowania dużych kropel cieczy o masie ~1g w warunkach stabilnego wrzenia błonowego pod ciśnieniem atmosferycznym. Odparowanie kropli cieczy unoszącej się nad gorącą powierzchnią o temperaturze powyżej punktu Leidenfrosta jest zjawiskiem bardzo trudnym do dokładnego opisu teoretycznego. Przeprowadzone badania wskazują na złożony charakter wzajemnie powiązanych procesów wymiany ciepła i masy, które prowadzą do intensywnych przypowierzchniowych ruchów konwekcyjnych wewnątrz kropli. Obrazem tego jest silne zróżnicowanie pola termalnego górnej powierzchni kropli. Można tam zauważyć, że przy średniej temperaturze kropli ~91^oC różnica pomiędzy skrajnymi temperaturami może dochodzić nawet do ~8 K.

Pełny tekst (pdf)

1. Abramzon B., Sazhin S.: Droplet vaporization model in the presence of thermal radiation, Int. J. Heat Mass Transfer, 48 (2005) 1868-1873.
2. Guang W., Sirignano W.A.: Transient convective burning of interactive fuel droplets in double-layer arrays, Combustion Flame, 158 (2011) 2395-2407.
3. Sazhin S.S., Krutitskii P.A., Gusev I.G., Heikal M.R., Transient heating of an evaporating droplet, Int. J. Heat Mass Transfer, 53 (2010) 2826-2836.
4. Bernardin J.D. et al.: Mapping of impact and heat transfer regimes of water drops impinging on polish surface, Int. J. Heat Mass Transfer, 40 (1997) 247-267.
5. Nakoryakov V.E., Misyura S.Y., Elistratov S.L.: The behavior of water droplets on the heated surface, Int. J. Heat Mass Transfer, 55 (2012) 6609-6617.
6. Kang K. H., Lee S. J., Lee C. M.: Visualization of flow inside a small evaporating droplet, 5th Int. Symposium Particle Image Velocimetry, paper 3242, Busan 2003.
7. Arnim von V., McKinley G.H., Hosoi A.E., Tam D.: Marangoni convection in droplets on superhydrophobic surfaces, J. Fluid Mech., 624 (2009) 101-123.
8. Fujimoto H., Oku Y., Ogihara T., Takuda H.: Hydrodynamics and boiling phenomena of water droplets impinging on hot solid, Int. J. Multiphase Flow, 36 (2010) 620-642.
9. Brutin D., Sobac B., Rigollet F., Le Niliot C.: Infrared visualization of thermal motion inside a sessile drop deposited onto a heated surface, Exp. Thermal Fluid Sci. 35 (2011) 521-530.
10. Bleiker G., Specht E.: Film evaporation of drops of different shape above a horizontal plate, Int. J. Thermal Sci., vol. 46 (2007) 835-841.
11. Xie H., Zhou Z.: A model for droplet evaporation near Leidenfrost point, Int. J. Heat Mass Transfer, 50 (2007) 5328-5333.
12. Baumeister K.J.,  Hamill T.D., Schoessow G.J.: A generalized correlation of vaporization times of drops in film boiling on flat plate, Proc. 3rd Int. Heat Transfer Conf., vol. 4, 1966.
13. Burton J.C., Sharpe A.L., Veen van der R.C.A., Franco A., Nagel S.R.: The geometry of the vapor layer under a Leidenfrost drop, Phys. Rev. Letters, 109 (2012) 074301-1-4.
14. Orzechowski T., Wciślik S.: Analysis of the droplet film boiling heat transfer under ambient pressure, Energy Conversion Management, 76 (2013) 918-924.
15. Orzechowski T., Wciślik S.: Instantaneous heat transfer for large drops levitating over a hot surface, Int. J. Heat Mass Transfer, 73 (2014) 110-117.