DIELECTRIC HEATING OF LIQUID IN THE REGIME OF TEMPERATURE STRATIFICATION AT A VERTICAL SURFACE UNDER THE CONDITIONS OF NON-STATIONARY RADIATION-CONVECTIVE HEAT TRANSFER

Аннотация

Изучен класс нелинейных задач диэлектрического нагрева жидкости в режиме естественной конвекции около вертикальной поверхности в условиях нестационарного радиационно конвективного теплообмена при микроволновом воздействии с малой глубиной проникновения. Решения этих задач осуществлено на последовательных стадиях неустановившегося и стационарного теплообмена с применением весьма эффективных асимптотических разложений. Сшивка нестационарной и установившейся частей решений выполнена на характеристике «вертикальная координата – время». Построенные на таких подходах решения находятся в надежном согласии с точными предельными решениями. Погрешность их не выходит за пределы 7%. По мере удаления от нижней кромки вертикальной поверхности происходит изменение конвективного теплообмена от значений, свойственных граничному условию второго рода, до величин, характерных для граничного условия первого рода. Скорость этого перехода сильнейшим образом зависит от комплексного параметра СВЧ и теплового излучений. Важным достоинством решений данного класса внешних задач является то, что еще до проведения сложных расчетов становится возможным провести исчерпывающий анализ закономерностей изучаемых процессов. При этом, не смотря на целый ряд вводимых исходных упрощений, последние существенно не сказываются на точности конечных результатов, гарантируя достоверную количественную информацию. Разработанный метод может быть расширен на режимы естественной конвекции с линейной зависимостью физических свойств жидкости от температуры, применяя пре- образование А.А.Дородницына. Для подтверждения адекватности построенной математической модели проведено экспериментальное исследование стационарного радиационно конвективного теплообмена. Сравнение результатов теоретического и опытного исследования показывает их достаточное соответствие. Это еще раз подтверждает эффективность разработанного метода построения теоретических решений нелинейных задач естественной конвекции с использованием асимптотических процедур.