Концентрационная конвекция жидких смесей в замкнутых полостях тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

РГ 8

1 5 ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А. ?,{. ГОРЬКОГО

На правах рукописи

Костарев Константин Геннадьевич

КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ КОНВЕКЦИЯ ЖВДКЙл СГЛЕСЕЙ

в замкнутых пошетах

01.02.05 - Механика жидкости, гага и плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Пермь - 1593

Работа выполнена в Пермском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им.А.М.Горького и в Институте механики сплошных сред Уральского отделения РАК

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор Г.З.Гершуни; кандидат физико-математических наук А.Ф.Пшеничников.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор В.Г.Байтовой, ( Белорусская государственная политехническая академия,г.Минск),

кандидат физико-математических наук, доцент В.Г.Козлов ( Пермский государственный педагогически" институт, г.Пер:ль).

Ведущая организация - Институт проблем механики РАН ( г.Москва).

Защита состоится 3& 1993 г.

в часов на заседании Регионального специалкзиоовак-

ного совета К 063.59.06 по присуждению ученой степени кандидата наук в Пермском госудаюственном университете по адресу: 614600 Пермь, ГСП, ул. Букирева, 15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Автореферат разослан -¿-Г _ 1953 г

Ученый секретарь Регионального

специализированного совета,

кандидат физико-математических л

наук, доцент ^^¿(Яг Г.И.Субботин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Концентрационная конвекция возникает в неоднородно!' по составу газовой или жидкой смеси, находящейся в поле массовых сил. Существует несколько причин возникновения неодно-родностей концентрации: источники примеси на границах полости, термодиффузия в неизотермических растворах, химические и электролитические реакции в среде и т.д.. Наличие разных механизмов осложняет исследование концентрационной конвекции, приводя к новым эффектам, отсутствующим в тепловой конвекции однокомпонентной жидкости. Изучению этих эффектов и посвящена диссертация.

Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью прогнозирования поведения немзотермических смесей и расплавов в слабых силоеых полях и дальнейшим совершенствованием технологических процессов получения полупроводников, изотопов и биопрепаратов как в наземных условиях, так к в условиях микрогравитации.

Целью работы является изучение влияния свободно:"! конвенции на поля концентрации и температуры в жидких смесях, определение условий, при которых наблюдается максимальное разделение по концентрации; разработка оптических приборов, статных кювет и методик проведения экспериментов по исследованию конвективных процессов в невесомости.

Научная новизна работы. В работе впервые получены следующие результаты:

- разработаны конструкция экспериментальных установок и методика исследования термодиффузионной конвекции,

- изучена структура концентрационных полей, возникающих при изотермической конвекции растворов в горизонтальном цилиндрическом слое,

- экспериментально и численно исследована термодиффузионная конвекция смесей в наклонной прямоугольной полости. Определены условия максимального разделения концентрации, обнаружены два режима течения в области малых углов наклона,

- экспериментально изучены концентрационные поля при термодиффузионной конвекции бинарных смесей в горизонтальном цилиндрическом слое.

Практическая ценность диссертации. На основе выполненных исследований подготовлена и осуществляется программа экспери-

ментов по изучению термогравитационной, концентрационной и термодиффузионной конвекции на борту орбитальной станции. Результаты работы могут быть использованы также при .конструировании установок по измерению коэффициента Соре и для совершенствования технологических процессов, в которых существенно сказывается концентрационная конвекция.

Работа выполнена в Пермском государственном университете в рамках темы "Тепловая и концентрационная конвекция в условиях невесомости" (№ гос.per. 02.84.0015528).Результаты исследований использованы также в Институте механики сплошных сред УрО РАН при разработке темы "Тепломассообмен и гидродинамическая неустойчивость в условиях невесомости" (¡¡- гос. рог. 01.86.0097274).

Автор выносит на защиту:

1. Результаты экспериментального исследования концентрационных полей, сформированных в условиях изотермической конвекции в горизонтальном цилиндрическом слое.

2. Результаты лабораторного моделирования нестационарной концентрационной конвекции при пониженно!; гравитации.

3. Методику и результаты исследования термодиффузионной конвекции жидкой смеси в наклонной прямоугольной полости :: горизонтальном цилиндрическом слое.

4. Конструкцию интерферометра, кювет к методику проведения экспериментов по изучению конвективных явлений в невесомости.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 111 и IV Всесоюзных семинарах по гидромеханике и тепломассоб-мену в невесомости (Черноголовка,1564; Новосибирск,1987), международном симпозиуме по гидромеханике и тепломассообмену в невесомости (Пермь-Москва,1991), VI Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике (Ташкент,1986), на XVI Гага-ринских научных чтениях по космонавтике и авиации (Москва,i98o), Всесоюзном совещании-семинаре молодых ученых (Алма-Ата,198с), II Всесоюзной конференции молодых исследователей (Новосибирск, 1987), на Пермском гидродинамическом семинаре под руководством профессоров Г.З.Гершуни и Е. М.луховицкого. Основные положения диссертации опубликованы в 14 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы (166 наименований). Общий объем работы 142 страницы, включая 31 рисунок и 7 фотографий.

основное содерш1йе работы

Бо введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы основные цели всей работы и приведены осноьние положения и выводы, которые автор выносит на защиту.

В первой главе приводится обзор литературы по концентрационной конвекции.■ Подробно рассмотрены работы, близкие к тематике диссертации.

Вторая глава посвящена экспериментальному изучению изотермической концентрационной конвенции в горизонтальном цилиндрическом слое. Обращение к данной ситуации позволяет оценить степень подобия тепловой и концентрационной конвекции и выявить особенности формирования концентрационных полей по сравнению с температурными. Наличие таких особенностей мо;::но создать, исходя из того, что коэффициент диффузии в жидких растворах на два порядка меньше коэффициента температуропроводности. Это обстоятельство сильно затрудняет экспериментальные исследования, так как приводит к образованию тонких пограничны:: концентрационных слоев. Оно гее является, по-видимому, главно.", причиной очень скудных результатов по численному моделиронан;::с концентрационной конвекции. Подобие концентрационной и тепловой конвекции можно осуществить е лабораторных условиях только при малых числах Рэлея.

Нами исследовалась концентрационная конвекция в горизонтальном слое, образованном двумя коаксиальными цилиндрами.Диаметр внутреннего (пористого) цилиндра 21%-£0 мм. Слой г.кд-кости толщиной 20 мм и длиной 28 мм с торцов ограничивался плоскопараллельными полупрозрачными зеркалами, создававшими рабочую ячейку интерферометра Физо. Выбор этого интерферометра в качестве прибора для изучения концентрационных полей был обусловлен его высокой чувствительностью, ркброустойчиЕость:-: и простотой в работе. Рабочими жидкостями в эксперименте служили водные растворы этилового спирта и пропионовой кислоты.

В ходе опытов в полость внутреннего цилиндра подавался рабочий раствор, который под давлением просачивался сквозь поры в зазор между цилиндрами, предварительно заполненный дистиллированной водой. В жидкости возникало конвективное движение, имевшее выраженный пограничный слой вблизи поверхности внутреннего цилиндра и конвективный факел, напоминавший факел над линейным источником тепла. Были исследованы режимы с концентрац::-

ЛГЙ С Л I?

онными числами Рэлея Я? , - £—, Величина интег-

рального массопотока характеризовалась концентрационным числом Нуссельта Мис = ®/2лг1>1). Здесь $ - ускорение свободного падения,^- концентрационный коэффициент расширения;^,!) - коэффициенты кинематической вязкости и диффузии;^, - длина и радиус внутреннего цилиндра; Са - концентрация и расход подаваемого раствора. В проведенных нами опытах число Нуссельта варьировалость в пределах А/иа ~

Использование интерферометра позволило нам исследовать распределение концентрации внутри пограничного слоя и изучить влияние различных фактороЕ на его толщину. Оказалось, что максимальный градиент концентрации в слое^^Т^^,.,, практически не зависит от расхода раствора и азимутального угла оС . Зависимость от начальной концентрации раствора Са хорошо апроксимируется степенным законом ~(Са)т , где /п.= =£,12 . Типичное распределение концентрации по толщине диффузионного слоя приведено на рис.1. Что касается толщины пограничного слоя оС , то удалось найти универсальную зависимость ее от чисел Рэлея, Нуссельта и Шмидта - . В исследованных диапазонах и £^1000^X30(7 эта зависимость имеет вил

= В(М/е)п} где = а постоянные 3 и п. являет-

ся функциями угла о( . Так, показатель степени л монотонно возрастает от 0,28 до 0,37 с увеличением о( .

Зависимость толщины слоя а^ от оС приведена на рис.2.

В технологических экспериментах на орбитальных станикях большое значение имеет проблема раннего обнаружения конвекции при малых числах Рэлея. Экспериментальное исследование таких режимов в наземных условиях практически невозможно из-за большого времени установления стационарных режимов.По этой причине нестационарная концентрационная конвекция при малых числах Рэлея моделировалась тепловой конвекцией. Подобие задачи обеспечивалось выбором жидкости Iэпоксидной смолы) с большим числом Прандтля ( Р . Температурное поле исследовалось голо-

графическим интерферометром реального времени.

Установлено, что при числах Рэлея тепловая волна

распространялась от внутреннего цилиндра во всех направлениях с одинаковой скоростью, не зависящей от Фронт волны представлял собой концентрическую окрузхность. При ¡?т>2 подобная картина наблвдалась только на первоначальном этапе затем Фронт тепловой волны вытягивался по вертикали. Скорость

волны в вертикальном направлении зависела от /?г , что мог.ет служить индикатором возникновения конвекции в экспериментах на орбите.

Таким образом, итогом исследования концентрационной конвекции явилось определение структуры ди4Фузионного•пограничного слоя в зависимости от чисел Нуссельта и Рэлея.

В третьей главе исследуется влияние свободной конвекции на концентрационные поля, сформированные термодиффузией в замкнутых полостях различной геометрии. Обращение к задачам этсго класса обусловлено необходимостью оценки роли тепловой конвекции в процессах массообмена, протекающих при пониженной гравитации. Снижение интенсивности конвективного движения может привести к резкому увеличению термодиффузионного разделения смеси (чем, вероятно, и объясняются концентрационные аномал:::: примесей в полупроводниковых кристаллах, полученных в космосе). Кроме того, даже в условиях развитой тепловой конвекиии р большинстве полостей существуют области, где интенсивность ДЕИ~е-ния смеси значительно ниже, чем в основном объеме. Это такте может привести к неожиданны!/ концентрационным эффекта;«.

Взаимодействие диффузионных и конвективных потокое мало.': интенсивности было изучено экспериментально и численно на примере конвекции бинарной жидкости в наклонной прямоугольной полости. Полость толщиной 2 мм была образована двумя плоским'.: теплообменниками размером 30*30 мм. С торцов полость ограничивалась полупрозрачными зеркалами, образующими ячейку интерфе"-рометра Физо. Модель имела устройство, позволявшее изменять угол наклона о( полости к горизонтали от -15° до +60°. Ось вращения была перпендикулярна плоскости зеркал. В ходе опыте? температура нижнего (холодного) теплообменника поддерживалась равной температуре окружающей среды. Разность температур между теплообменниками измерялась медь-константановыми термопарами. В работе применялись водные растворы сульфата натрия, отличающиеся большим положительным коэффициентом Соре £ и малым коэффициентом диффузии Т>

Для экспериментального исследования концентрационных не-однородностей в неизотермических растворах было использоЕанс большое различие (на два-три порядка) между временами релаксации температурных и концентрационных полей. При отключении нагрева поле концентрации оказывается наиболее "долгоживущк::", что позволяет рассчитать его основные характеристики г- пе^ло-

начальный момент, экстраполируя их временные зависимости, полученные в изотермических условиях.

в качестве параметров, характеризующих степень разделения раствора по концентрации, были выбраны продольная тгС* и поперечная составляющие градиента концентрации в центре полости и перепад концентрации Л С между самой никней и самой верхней точками наклонной полости. Наиболее важным результатом этих опытов явилось подтверждение немонотонной зависимости концентрационного разделения от угла наклона полости. Зависимость л С = у-(оС) при различных числах Грасгофа & приведена на рис.3 ( С- = ЯРт , где /!>т -коэффициент теплового расширения, 0 к а - соответственно перепад температурь; и расстояние между теплообменниками).Как видно из рисунка, разделение имеет выраг.енный максимум при <Х = оС„. (С).

Подробное изучение интерферограмм показало, что наличке максимума лС- /(<?() связано с изменением структуры поля концентрации в полости под действием конвективного движения. Пги с<± (А*, конвективное движение увеличивает разделение, преоо-ладает конвективный массоперенос в продольном направлении.Величина разделения при этом может в два раза превышать чисто термодиффузионное. При с(.>с(+ конвекция интенсифицирует поперечные потоки массы и размывает концентрационные неоднородности. При неоднородности концентрации сохраняк/гся только в углах полости.

Продольная составляющая градиента концентрации уСя имеет максимум практически при тех асе углах, что и АС . Поперечная составляющая \?Су монотонно убывает с увеличением наклона . Экстраполяция экспериментальных кривых (оС) к Ы. = 0

позволяет определить разделение смеси в бесконвективной позиции и тем самым рассчитать коэффициент Соре. Этот прием дает возможность учесть слабые паразитные конвективные потоки, возникающие в ячейках для измерения коэффициента термодиффузкп.

Численное моделирование термодиффузионной конвекции в наклонной полости было выполнено методом конечных разностей на основе уравнений конвективного движения бинарной смеси в приближении Буссинеска. Границы полости считались твердыми и непроницаемыми для вещества. Верхняя граница имела более высокую температуру. Для решения использовалась в основном явная двухслойная схема; в качестве переменных были выбраны температура Т , концентрация С , функция тока у и вихрь скорости .

Решение системы уравнений было проведено для верхней полоекны полости на равномерных сетках 35»10 (отношение длины полости к ее высоте = 4 ) и 27«8, 59*16 ( ¿/а--¿2 ). В целях экономии машинного времени для каждого уравнения подбирался собственный шаг по времени, определяемый условиями сходимости.

Как показал численный счет, структура течения в бинарных смесях определяется безразмерным термодиффузионным параметром £ = малых £ ( В £0,1 ) в полости воз-

никает одновихревое движение (как и в случае однокомпоненткой жидкости). Зависимость дС=_//с<) имеет выраженный максимум. С ростом числа Грасгофа максимум смещается в область малых Ы. . Увеличение продольного размера полости приводит к росту разделения. Основную роль в формировании конвективного течения при играет поле температуры, а не концентрационные не-

однородности. Напротив, поле концентрации само находится по; сильным влиянием конвекции.

Ситуация существенно меняется в случае сильной термодиффузии ( £ ^ , т.е. когда вклад концентрационных неоднороднос-тей в архимедову силу преобладает над вкладом неоднородностей температуры). Конвективное движение усложняется - оно приобретает ячеистую структуру. Неоднородности Т* и С действуют в одном направлении, но с разными характерными временами, что вызывает, их конкуренцию. Эта конкуренция приводит также к возникновению гистерезиса: в области малых углов наклона становится возможным существование двух разных режимов движения -одно-и многовихревого. Появление того или иного типа течения определяется начальными условиями. С увеличением о( число ячеек непрерывно уменьшается, пока течение не становится однови-хревым. Отметим, однако, что в эксперименте многовихревое движение не было обнаружено. По-видимому, здесь сказалось наличие боковых стенок, которые существенно повышают устойчивость од-новихревого течения.

Влияние развитой конвекции на концен-

трационное разделение жидких смесей было исследовано на примере тепловой конвекции в слое меззду двумя горизонтальными коаксиальными цилиндрами. Внутренний цилиндр имел более высокую температуру. Тепловая конвекция однокомпонентной жидкости в такой полости хорошо изучена. Ее характерная особенность -наличие под внутренним цилиндром зоны с устойчивой стратификацией по температуре и медленным движением жидкости, "прони-

- 10 -

кающим" свда из области с развитой конвекцией.

Экспериментальная модель представляла собой два коаксиальных цилиндра длиной 28 мм и шириной зазора между ними 20 мм. С торцов цилиндры были ограничены полупрозрачными зеркалами. Внутренний цилиндр радиусом 5 мм снабжен электрическим нагревателем, температура внешнего задавалась струйным термостатом.

Опыты показали, что созданные термодиффузией неоднородности концентрации в условиях развитой конвекции сохраняются только в тех частях полости, где существует стабилизирующий градиент температуш. В данном случае - это область ниже внутреннего цилиндра. Из рис.4 видно, что заметное разделение раствора по концентрации наблюдается только пои условии, что разность температур между цилиндрами превышает некоторое критическое значение л . Величина л Т+ удовлетворяет соотношению

л?» , где = имеет

смысл перепада концентрации. Появление неоднородностей концентрации при дТ>АТр обусловлено перестройкой структуры течения в цилиндрическом зазоре (смещением конвективных вихрей в верхнюю часть полости и фошированием под внутренним цилиндром области с чрезвычайно медленным движением). Несмотря на то, что это движение намного слабее основного течения е зазоре, оно уменьшает разделение концентрации примерно на порядок по сравнению с бесконвективной ситуацией. Размер области, обогащенной растворенным веществом, в зависимости от температуры и концентрации приведен на рис.5.

Четвертая глава посвящена разработке методик, кювет и штатного оборудования для экспериментов по изучению конЕекики в условиях микрогравитации. В ней рассмотрена конструкция автоколлимационного интерферометра Физо, созданного КБ ИК.СС на базе прибора, описанного во второй главе. Изложена методика поэтапной юстировки штатного интерферометра, приведены результаты тарировочных экспериментов. Нами предложен ряд экспериментов по обнаружению тепловой, термодиффузионной и концентрационной конвекции в условиях орбитального полета. Штатные кюветы для этих экспериментов разработаны совместно с КБ ИМСС и представляют собой сменные рабочие ячейки интерферометра Физо (прототипами кювет послужили модели, описанные в предыдущих главах). Для выявления особенностей, характерных для того или иного вида конвективного движения, кюветы имеют одну и ту

же геометрию: это цилиндрический слой толщиной 30 мм и длиной 42 мм, ограниченный с торцов параллельными стеклами. Внешний цилиндр изготовлен из алюминиевого сплава и охлаждается за счет излучения; внутренний (диаметром 10 мм) снабжен электрическим нагревателем (в концентрационной модели этот цилиндр заменен пористых», соединенным с насосом). В качестве рабочих жидкостей в кюветах используется этиловый спирт и его Еодные растворы.

В ходе экспериментов предполагается исследовать распространение тепловой (концентрационной) волны, оценить влияние суммарного вектора массовых сил на интенсивность конвективного движения и распределение концентрационных неоднородностей при стационарном режиме, изучить диффузионные процессы после отключения нагрева (подачи раствора).

0СН0ВНЫЗ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработаны методика и установки для экспериментального изучения концентрационных неоднородностей, сформированных термодиффузионной конвекцией жидких смесей в замкнутых полостях.

2. Проведено экспериментальное исследование концентрационной конвекции в горизонтальном цилиндрическом зазоре; получено универсальное соотношение, связывающее безразмерную толщину концентрационного пограничного слоя с числами Рэлея, Нуссельта и Шмидта. Изучено распределение концентрации внутри слоя. Показано, что при малых числах Рэлея вместо конвективного факела е полости начинает распространяться концентрационная волна. Скорость и преимущественное направление ее распространения определяются числом Рэлея.

3. Экспериментально исследовано термодиффузионное разделение при свободной тепловой конвекции бинарной жидкости, заполня?>-щей наклонную прямоугольную полость. Получены зависимости градиентов концентрации в полости от угла наклона. Показано, что при определенных соотношениях мевду углом наклона и числом Грасгофа разделение смеси по концентрации достигает максимума.

4. Проведено численное моделирование термодиффузионной конвекции в наклонной прямоугольной полости. Показано, что в случае сильной термодиффузии ) в полости наряду с одновихревым движением возможно установление многовихревого. Появление того или иного типа течения определяется начальными условиями, ве-

личиной угла наклона и числа Грасгофа, а также размерами полости.

5. Экспериментально изучена термодиффузионная конвекция в горизонтальном цилиндрическом слое. Определены условия формирования концентрационных неоднородностей. Получены зависимости характерных перепадов концентрации и размеров областей,обогащенных растворенным веществом, от интенсивности движения и первоначальной концентрации жидкой смеси.

6. Результаты диссертации использованы при разработке методик экспериментов, расчете параметров и конструировании кювет для исследования конвективных явлений на борту орбитальной станции.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Заварыкин М.П.,Костарев К.Г., Путин Г.Ф.,Пшеничников А.Ф. Лабораторное моделирование конвективных процессов в слабом гравитационном поле.// Тезисы III Всес. семинара по гидромех. и тепломассообмену в невесомости./Ин-т физ.тв.тела АН СССР.-Черноголовка.-1&84.-С.193-195.

2. Костарев К.Г., Пшеничников А.Ф. Экспериментальное исследование концентрационных полей в зазоре между горизонтальными коаксиальными цилиндрами в условиях ламинарной свободной конвекции. //ПГУ.Пермь.-1984-21с.(Рук.деп. в-ВИНИТИ 11.12.84 №7906-84Деп.).

3. Костарев К.Г.,Пшеничников А.Ф. Экспериментальное исследование концентрационной конвекции в горизонтальном цилиндрическом слое.//Конвективные течения.Пермь: Перм.пед.ин-т.-1985.-С.86-92.

4. Костарев К.Г., Пшеничников А.Ф. Влияние свободной конвекции на термодиффузию в жидкой смеси, заполняющей наклонную прямоугольную полость.//£урнал прик.мех. и тех.физ.-1986.-£5.-С. 73-76.

5. Костарев К.Г. .Пшеничников А.Ф. Термодиффузионное разделение жидкой бинарной смеси в наклонной прямоугольной кювете//Явления переноса в газах и жидкостях./Материалы Всес. сов.-семинара молод. уч.. Алма-Ата.-1986.тС.118-119.

6. Косвинцев С.Р..Костарев К.Г. .Путин Г.Ф. и др. Моделирование тепловой конвекции в условиях невесомости. //Гагаринские научные чтения по космонавтике и авиации (16.1986.Москва).М.:Наука.-1987.-С.228.

7. Косвинцев С.Р. .Костарев К.Г..Любимова Т.П. и др. Лабораторное и математическое моделирование тепловой конвекции в условиях, близких к невесомости.//Шестой Всес. съезд по теор. и пркк. мех./Аннот.докл.Ташкент.24-30 сент.1986 г.-1986.-С.373-274.

8. Костарев К.Г. Влияние развитой конвекции на термодиффузионное разделение бинарной смеси.//Актуальные вопросы теплофиз. и физ.гидрогазодин./П Всес.конф.молод.иссл..Тезисы докл..Новосибирск. -1987.-С.62-63.

9. Костарев К.Г.,Любимова Т.П.,Пшеничников А.Ф. Математическое и физическое моделирование термодиффузионного разделения жидкой смеси в условиях, близких к невесомости.//IV" Всес. семинар по гидромех.и тепломассообмену в невесомости./Тезисы докл.. Новосибирск.-1987.-С. 61-62.

10. Костарев К.Г., Пшеничников А.Ф. Термодиффузионное разделение жидкой смеси в условиях развитой конвекции./А'урнал прпкл. мех. и тех.физ.-1988.-№2.-С.58-62.

11. Богатырев Г". П., Костарев К.Г. .Любимова Т.П. Распространение теплового фронта между коаксиальными цилиндрами.//Числ. и эксперимент. моделирование гидродин. явлений в невесомости./УрО АН СССР.Свердловск.-1988.-С.63-71.

12. Еуштейн Б. К. .Костарев К.Г. , Подковырина 2.П.,Пшеничников а.ф. Оптические приборы для исследования тепломассообмена е невесомости.//Числ. и эксперимент, моделирование гидродин. явлений в невесомости./УрО АН СССР.Свердловск.-1S6S.-С, 1CS-112.

13. Богатырев Г.П..Косвинцев С.Р.,Костарев К.Г. и др. Лабораторное и математическое моделирование тепловой конвекции в условиях, близких к невесомости.//Гидродинамика и тепломассообмен при получении материалов.М.:Наука.-1990.-С.262-286.

14. Kostarev К.Г,., Briskman 7.А. , Bezdenezhnykh N.A. , Pshenich-nikov A.F. , оth. Units for the investigations of flows, stability and heat/mass transfer under real microgravity conditions// Intern, symposiura on hydronech. and heat/mass transfer in aicrogravity. Abstracts. - Perm. - 1991. - P.I63.

Ю

5

сю-*

90°

О!

0.2

аз

04

Рис.1. Распределение .концентрации в пограничном слое при

азимутальном угле о(. = 20°. Водный раствор прогтаоновой кислоты Со (Яс =1,3-/О5).

Расход раствора О. ,мл/мин: 1 - 0,40; 2 - 0,79; 3-1,58; 4 - 3,40.

.4*

Рис.2. Безразмерная толщина пограничного слоя в зависимости от азимутального угла (и - раствор этилового спирта,

0 - раствор пропионовой кислоты), а, мл/мин:

1 - 0,40; 2 - 0,79; 3 - 1,58; 4 - 3,40; 5 _ 6,75; 6 - 14,0.

[

/ < / ¿3

лС, -Ю-*

Ж,рад.

5

Рис.3. Максимальный перепад концентрации в полости в зависимости от угла наклона. Водный раствор Мс^ $0+ . Со - /5'?.

£ : 1 - 17; 2 - 25; 3 - 36.

Рис.4. Перепад концентрации в поло- О

сти в зависимости от разности температур м

цилиндрами. С?а : 1 - 0,157; 2 - 0,006.

ЛТХ

4 мм

Г -(>2_д— о

\ 1 1 ос! 1 . ..... -ъ?

Л^/Г

с0/о-

Рис.5. Высота концентрационной зоны в зависимости от разност: температур между цилиндрами ( Са \ 1 - 0,157; 2 -0,066) и от средней концентрации раствора