New semi-analytical solution of the problem of vapor bubble growth in superheated liquid

Abstract

This paper presents a mathematical model of the vapor bubble growth in an initially uniformly superheated liquid. This model takes into account simultaneously the dynamic and thermal effects and includes the well-known classical equations: the Rayleigh equation and the heat conductivity equation, written with consideration of specifics associated with the process of liquid evaporation. We have obtained a semi-analytical solution to the problem, which consists in reducing the initial boundary value problem with a moving boundary to a system of ordinary differential equations of the first order, valid in a wide range of operating parameters of the process at all its stages: from inertial to thermal, including the transitional one. It is shown that at large times this solution is consistent with the known solutions of other authors obtained in the framework of the energy thermal model, in particular, for the high Jacob numbers, it is consistent with the Plesset–Zwick solution.

Numerical simulation of bubble dynamics and segregation in binary heptane/dodecane mixtures

“…In their more recent study, Chernov et al. (2020) introduced a characteristic time that is convenient for the analysis of the transition stage of bubble growth. In terms of the first critical time , Brennen (1995) proposed an instant of time at which inertia-dominated growth transitions to thermally dominated growth: with the thermodynamic parameter where , according to , is obtained simply by equating and (Prosperetti 2017).…”

Самопроизвольное (Спонтанное) Вскипание Затопленных Струй, Генерируемых При Коллапсе Паровых Пузырьков

“…Кипение недогретой жидкости можно наблюдать при закаливании раскаленного металла в холодной воде или в начальные моменты вскипания воды в чайнике. При кипении такой жидкости паровые пузырьки растут и сразу же схлопываются, поскольку при соприкосновении с холодной жидкостью пар в пузырьке начинает конденсироваться [14]. В условиях, когда недогрев жидкости большой, коллапс пузырьков вблизи сосредоточенного нагревателя приводит к образованию разогретых затопленных струй с температурой, близкой к температуре кипения [3,11,12].…”

Динамика Парового Пузырька, Индуцированного Лазерным Нагревом Воды В Капилляре

“…Во втором фазовый переход изучается в пространственно ограниченных средах, в которых характерный размер паровых пузырьков сопоставим с размерами системы. Известны как экспериментальные результаты, демонстрирующие слабую применимость уже развитых подходов к описанию кинетики нуклеации в условиях нестационарных тепловых потоков [1], так и теоретические работы, посвященные развитию моделей эволюции парового пузырька в существенно неравновесных условиях [2][3][4]. Растет также интерес к мини-и микроканальным теплообменным системам, что вызвано большим спектром практических приложений [5].…”