Bu çalışma, sodyum bikarbonat (NaHCO₃), kalsium xlorid (CaCl₂) və sodyum xlorid (NaCl) məhlullarından ibarət təxminən 2,1 mm diametrli damcıların 100–400 °C temperaturdakı mis səthə çırpılması zamanı necə yayıldığını, qaynadığını, parçalandığını və kristal qalıq buraxdığını eksperimental olaraq araşdırmışdır. Kütlə konsentrasiyası faiz 3–9, Weber ədədi 50–400 və çırpılma sürəti 1,28–3,67 m/s arasında dəyişdirilmişdir. Yüksək sürətli görüntülərdə qabarcıqlı qaynama, geri sıçrama, yarımkürəvi sıçrama, üfüqi sıçrama, mərkəzi jet əmələ gəlməsi və parçalanma olmaq üzrə altı hidrodinamik qaynama rejimi müəyyən edilmişdir. Ən mühüm tapıntı, duz kristallarının çırpılma və buxarlanma zamanı müvəqqəti pürüzlü yapılar oluşturarak damcı-səth temasını və buxar çıkış yollarını dəyiştirebilmesidir. Bununla belə tədqiqat bir preprinttir; istilik axını birbaşa ölçülmemiş, gaz biləşimi təhlil edilmemiş və kristallarin kimqanunl fazı yalnız SEM görüntüləriyle qəti olaraq təsdiqlənməmişdir.

Üç məhlulnin eyni səth temperaturu və Weber ədədinda fərqlı davranmasının əsas səbəbi, kristal çökmə bdaxiliimleri ilə gaz əmələ gəlməsinun birbirinden fərqlı olmasıdır. NaHCO₃ ısındığında ortaya çıqan CO₂, damcı altındaki buxar təbəqəsinı kalınlaştırabilmekte və ya aşırı salım vəziyyətunda maye filmi qərarsızlaştırabilmektedir. Araşdırmacılar, orta səviyyəde qaz ayrılmasının geri sıçramayı kolaylaştırdığını; çok güclü qaz ayrılmasının isə sıçrama və parçalanmayı artırdığını bildirmiştir.

Mərkəzi jet əmələ gəlməsi üç duz məhlulsinde de gözlenmiştir. Bu rejimde maye film üfüqi yönde yailirqen damlacığın mərkəzinden yukarı doğru ince bir maye sütunu çıkar. Daha əvvəl çoğunlukla mikro və ya nanoyapılı səthlerle ilişkiləndirilən bu davranışın düz mis səthde görülmesi, araşdırmacılar tarafından dinamik olaraq çöken kristallarin müvəqqəti səth strukturları oluşturmasıyla açıqlanmıştır. Bu meqanizma makul bir yorum olmakla birlikte, təcrübə zamanı səth pürüzlülüğü anlık olaraq ölçülmemiştir.

Araşdırmanın əsas sualsu nədir?

Araşdırmanın əsas sualsu, ısıtılmış bir səthə çarpan duzlu damlacığın hareketinin yalnız temperatur və çırpılma enerjisiyle mi belirlendiği, yoxsa buxarlanma zamanı gerçəkləşən kristallaşma və qaz ayrılmasının qaynama rejimini ayrıca dəyiştirip dəyiştirmediğidir.

Saf bir maye damlacığı sıcak səthə çarptığında yailabilir, səth üzərinde kaynayabilir, buxar təbəqəsi üzərinde yüksəlebilir və ya ikinci dərəcəli damcılara ayrılabilir. Duz məhlulsinde isə su buxarlaştıkça məhlulnin konsentrasiyası artar və duz kristallari çökməye başlar. Bazı duzlarda buna kimqanunl ayrışmadan yaranan gaz əmələ gəlməsi da eklenir. Bu səbəbdən maye, buxar, kristal və gaz çoxrı eyni zaman aralığında birbirini etkiləyebilir.

Araşdırma xüsusiyyətle şu suallara cavab aramıştır:

• Fərqlı duz məhlulleri eyni temperatur və çırpılma şərtlərinda eyni qaynama rejimine mi girer?
• Kristal çökməsi damcı ilə mis səth arasındakı teması nasıl dəyiştirir?
• NaHCO₃ mənbəlı CO₂ salımı buxar təbəqəsinı, geri sıçramayı və sıçrama zorakılıqini nasıl etkilər?
• Məhlul konsentrasiyası qaynama rejimlerinin geciş sərhədlərinı nasıl dəyiştirir?
• Damlacığın en çox ne qədər yaildığı və səthden ne qədər müddətde ayrıldığı Weber ədədi, temperatur və konsentrasiyale nasıl əlaqəlidir?

Araşdırma neden əhəmiyyətlidir?

Isıtılmış səthlere damcı çırpılması; sprey soğutma, metal su verme, termal duzdan arındırma, enerji spromptleri, mühərriklarda yanacaq püskürtmə və nükleer spromptlerde acil soğutma kimi müddətçlerde görülür. Gerçek tətbiqlardaki mayelar çox vaxt təmiz su deyil; çözünmüş duzlar, katkılar və ya gazlar daxilierir.

Duz kristallarının səthde birikmesi iki zıt nəticə doğurabilir. Kristaller yeni kabarcık əsaslenme noktaları oluşturarak qaynamayı güclendirebilir; lakin eyni zamanda səthi kaplayarak kalıcı bir çöküntü tabakası və ya müəssisə problemi meydana getirebilir. Araşdırma sprompt səviyyəsində məlumatm, korroziya və ya uzun dövr kirlenme ölçmemiştir; ancaq tek damcı ölçeğinde bu karmaşık qarşılıqlı təsirin başlanğıc meqanizmalarını göstərir.

Literatürde hangi boşluk hədəflenmiştir?

Önceki təcrübəler büyük ölçüde NaCl damcılarına və ya tək bir məhlulnin müəyyən konsentrasiyalerine odaklanmıştır. Fərqlı duzların eyni təcrübə altyapısında qarşılaştırıldığı və kristallaşma ilə qaz ayrılmasının birlikte ele alındığı tədqiqatlar məhduddır.

Bu araşdırma, üç kimqanunl açıdan fərqlı məhlulyi qarşılaştırmıştır:

• NaHCO₃: Isınma zamanı CO₂ salımı və kimqanunl çevrilmə gösterebilən məhlul.
• CaCl₂: Gaz salımı yerine yoğun duz tabakası və fərqlı kristal çökmə strukturları oluşturan məhlul.
• NaCl: Aşağı temperaturta belirgin kubik kristallar oluşturabilən klasik duz məhlulsi.

Araşdırmanın orijinal katkısı yalnız altı qaynama rejimini yenidən sınıflandırmak deyil. Aynı zamanda rejim xəritələrını, yüksək sürətli görüntüləri və çırpılma sonraki SEM görüntülərini birbirine bağlayarak kristal çöküntüsunun sonraki maye-katı qarşılıqlı təsirini nasıl dəyiştirebiləceğini açıqlamaya çalışmıştır.

Təcrübə düzeneği nasıl kurulmuştur?

Hedef səth, 20 × 20 mm ölçüsünda mis folyodan yaradılmışdır. Profilometreyle ölçülen səth pürüzlülüğü Ra = 0,234 µm olaraq məlumatlmiştir. Mis səth, üç qızdırıcı çubuq bulunan kəsikk koni bdaxiliimli bir mis blokla ısıtılmıştır.

Mis blok polieter eter keton (PEEK) bir gövde üçüne yerleştirilmiş, aradaki boşluk ısı kaybını sərhədlamak məqsədilə alüminium silikat lifila doldurulmuştur. Səth temperaturu, səthin 1 mm altında bulunan K-tipi termocüta ölçülmüş; səth və çevresindeki temperatur paylanmaı kalibre edilmiş infraqırmızı termal kamerayla izlenmiştir.

Damcılar mikroşprisyla oluşturulmuş və başlanğıc çapları:

\[ d_0 = 2,1 \pm 0,1\ \mathrm{mm} \]

olaraq məlumatlmiştir. Çırpılma sürəti, iynənin səthə görə yüksəkliği dəyiştirilərek kontrol edilmiştir. Fərqlı məhlullerin sıxlıqları eyni olmadığı üçün, hədəflenen Weber ədədinı korumak üzəre çırpılma sürəti məhlulye görə küçük miqdarlarda ayarlanmıştır.

Her çırpılmadan sonra səthdeki duz kalıntıları temizlenmiş, misın oksitlenmesinden mənbəlanabiləcek dəyişimleri sərhədlamak üçün səthler nizamlı olaraq yenilənmiştir. Böylece əvvəlki damlacığın bıraktığı kristal quruluşnın sonraki təcrübəi birbaşa etkiləmesi azaltılmaya çalışılmıştır.

Görüntüler nasıl kaydedilmiştir?

Çırpılma və qaynama müddətci Photron SA-X2 yüksək sürətli kamerayla kaydedilmiştir. Kamera, 105 mm odak uzaklıklı makro lens və LED arka aydınlatma spromptiyle istifadə edilmişdir.

On bin kare/saniyəlik qeyd, milisaniyəler üçünde gerçəkləşən yailma, kabarcık büyümesi, ikinci dərəcəli damcı fırlaması və mərkəzi jet əmələ gəlməsinun ayrı kareler hâlinde incelenmesine olanak vermiştir.

Weber ədədi neyi ifade eder?

Araşdırmada damlacığın çırpılma zorakılıqi Weber ədədiyla müəyyən edilmişdir:

\[ We = \frac{\rho v^2 L}{\sigma} \]

• ρ: məhlulnin yoğunluğudur; vahidi kg/m³'tür.
• v: damlacığın səthə çırpılma sürətidır; vahidi m/s'dir.
• L: karakteristik uzunluktur; vahidi metredir.
• σ: səth gerilimidir; vahidi N/m'dir.

Weber ədədi, damlacığı yaymaya və parçalamaya işçi inersiya etkisinin, damlacığı bir arada tutan səth gerilimine nisbətını temsil eder. Weber ədədi yüksəldikçe damcı səthə daha güclü çarpar, daha sürətli yailır və daha geniş bir maye-katı temas alanı oluşturur.

Məqalə formülde karakteristik uzunluğu L sembolüyle vermiş, ancaq bu sembolü ayrıca tanımlayan bir nomenklatür sunmamıştır. Damcı çırpılma tədqiqatlarında karakteristik uzunluk çoğunlukla başlanğıc diametriyla ilişkiləndirilse de burada metindeki sembol aynen korunmuştur.

Altı qaynama rejimi nasıl müəyyən edilmişdir?

Kristaller qaynama rejimini nasıl dəyiştirmiştir?

Duz kristallari səthə çökdüyündə mis səthin müvəqqəti topografisini dəyiştirir. Müəlliflər, bu kristallarin mikro və ya nanoyapılı səthlerdeki çıkıntılara benzer biçimdə davranabiləceğini iləri sürmüştür. Böyle bir yapı mayenın səthle yerel temasını sürdürebilir, buxarın kaçabiləceği qanallar oluşturabilir və qərarlı buxar filminin gelişmesini engelleyebilir.

Bu meqanizma xüsusiyyətle mərkəzi jet əmələ gəlməsi baxımından əhəmiyyətlidir. Mərkəzi jet daha əvvəl çoğunlukla özel olaraq mikro və ya nanoyapılandırılmış sıcak səthlerde bildirilmişken bu təcrübəlerde üç duz məhlulsinin tamamında gözlenmiştir. Müəlliflər bunu, qaynama zamanı dinamik biçimdə çöken kristallarin müvəqqəti pürüzlü yapılar yaratdığına dair qanıt olaraq yorumlamıştır.

Bununla belə tədqiqat, damcı səthdeyken kristal topografisini birbaşa ölçmemiştir. SEM görüntüləri çırpılma və quruma tamamlandıktan sonra kalan çöküntülara aittir. Bu səbəbdən “müvəqqəti mikro/nanoyapı” açıqlaması birbaşa zaman çözünürlüklü səth ölçməünden ziyade rejim xəritələrı, artık kristallar və əvvəlki tədqiqatlarla uyğun meqanistik bir yorumdur.

Səth temperaturu rejimleri nasıl dəyiştirmiştir?

Üç məhlulde qabarcıqlı qaynama genel olaraq təxminən 140 °C'nin altında görülmüşdür. Weber ədədi arttıkça qabarcıqlı qaynamanın üst temperatur sərhədi düşmüştür. Daha güclü çırpılma, daha geniş və ince bir maye filmi yaratdığı üçün buxar istehsali və film qərarsızlığı daha erkən başlamıştır.

NaHCO₃ damcıları üçün We = 200 şərtundaki görüntülər temperatur dəyişiminin etkisini ayrıntılı biçimdə göstərir:

• 120 °C: Damcı səthle davamlı temas hâlinde kalmış və yoğun qabarcıqlı qaynama göstərmişdir. Damcı üzərinde dumanı andıran ince kristal hissəcikları ilə küçük ikinci dərəcəli damcılar görülmüşdür.
• 140 °C: Damcı maksimum yailmaya ulaştıktan sonra güclü qaynama başlamış, kabarcık patlamaları ikinci dərəcəli damcıları və kristal hissəciklarını radyal olaraq fırlatmıştır. Təxminən 6 ms üçünde biriken buxar basıncı damlacığı parçalamıştır.
• 160 °C: Buxar və CO₂ maye kenarını kaldırmış, barmaqabənzər yapılar oluşturmuş və sprompt geciş qaynamasına yaxınlaşmışdır.
• 300 °C: Damcı film qaynamasına yaklaşmış, maye filmden kopan ikinci dərəcəli damcıların ədədsı və fırlama sürəti azalmıştır.
• 340 °C və üzəri: Damcı ilə səth arasında sürətli biçimdə davamlı bir buxar təbəqəsi oluşmuş, qaynama mənbəlı atomizasiya azalmış və damcı yailıp parçalandıktan sonra səthden sıçramıştır.

NaHCO₃ damcılarında CO₂ neden əhəmiyyətlidir?

NaHCO₃ ısındığında oluşan CO₂, su buxarından fərqlı olaraq kondensasiya olunmayan bir gaz komponenti meydana gəlirr. Müəlliflərın yorumuna görə CO₂, damlacığın altındaki gaz-buxar təbəqəsinın daha kalın və uzun ömürlü olmasına katkıda aşkar edilmişdir.

Orta səviyyəde qaz ayrılması:

• Damcı ilə sıcak səth arasındakı birbaşa teması azaltmıştır.
• Damlacığın yüksəlmesini və geri sıçramasını kolaylaştırmıştır.
• Leidenfrost benzeri buxar yastığının daha aşağı çırpılma enerjilərinde oluşmasına yardım etmişdir.

Aşırı qaz ayrılması isə qərarlı yüksəlme yerine maye filmi bozmuştur. Faiz 9 kimi doygunluğa yakın NaHCO₃ konsentrasiyasınde yoğun CO₂ əmələ gəlməsi, filmin dengeli biçimdə səth üzərinde kalmasını zorlaştırmış və daha zorakılıqli üfüqi və ya yarımkürəvi sıçramaları desteklemiştir.

Araşdırmada çıqan gazın debisi və ya biləşimi birbaşa ölçülmemiştir. CO₂ meqanizması NaHCO₃'ün bilinen termal çevrilməü və gözlenen damcı davranışları üzərindən yorumlanmıştır.

Üç duz məhlulsinin rejim xəritələrı nasıl fərqlılaşmıştır?

Kabarcıklı qaynama

Kabarcıklı qaynama üç məhlulde de benzer bir bölgede, çoğunlukla təxminən 140 °C'nin altında aşkar edilmişdir. Weber ədədi yüksəldikdə qabarcıqlı qaynama bölgesi daha aşağı temperaturlara doğru daralmıştır.

Geri sıçrama

Mətndeki rejim xəritələrı və açıqlamalar, incələnən şərtlarda geri sıçramanın yalnız NaHCO₃ damcılarında gözlendiğini bildirmektedir. Bu davranış aşağı Weber ədədi və yüksək səth temperaturunda ortaya çıkmış və CO₂ destekli daha kalın gaz-buxar yastığıyla ilişkiləndirilmiştir.

CaCl₂ və NaCl üçün isə səthde kalan kristallarin maye-katı temasını artırdığı və geri sıçramayı baskıladığı iləri sürülmüştür.

Parçalanma

Üç məhlul üçün de təxminən 160 °C civarında və görəce aşağı Weber saylarında ortak bir parçalanma bölgesi görülmüşdür. Parçalanma, damlacığın güclü temas oluşturacak qədər yailması; lakin maye filmin daha zorakılıqli sıçramaya fırlanmaşecek qədər genişlememesi vəziyyətunda ortaya çıxmışdır.

We = 300 və We = 400 şərtlərinda ayrı bir parçalanma rejimi görülmemiştir. Bu yüksək çırpılma enerjilərinde genişleyen ince maye film daha yoğun buxar üretmiş və müddətç birbaşa zorakılıqli sıçrama rejimlerine gecmiştir.

Yüksək temperaturta, We = 100–200 və T_w > 300 °C şərtunda ortaya çıqan ikinci bir parçalanma bölgesi yalnız NaHCO₃ üçün bildirilmişdir. Bu şərtlarda damcı CO₂ destekli film qaynamasına girişkten sonra yüksəlmiş və parçalanmıştır.

Yarım qlobal sıçrama

Yarım qlobal sıçrama üç məhlulde de çoğunlukla yüksək Weber saylarında və təxminən 180 °C'nin altındaki temperaturlarda görülmüşdür. Damcı əvvəl geniş bir alana yailmış, ardından film boyunca başlayan yoğun qaynama ikinci dərəcəli damcıları bütün yarım uzaya fırlatmıştır.

Yatay sıçrama və mərkəzi jet

NaHCO₃ damcıları We = 50 kimi aşağı bir çırpılma enerjisinde bilə CO₂ salımı sayesinde üfüqi sıçrama gösterebilmiştir. NaCl damcılarında benzer davranış daha çok yüksək temperaturta oluşan kristal mənbəlı kabarcık əsaslenmesiyle ilişkiləndirilmiştir.

Temperatur arttıkça NaHCO₃ əvvəl mərkəzi jet, ardından üfüqi sıçrama göstərmişdir. NaCl üçün geciş sırası tersine dönmüş; əvvəl üfüqi sıçrama, daha yüksək temperaturta mərkəzi jet görülmüşdür.

Müəlliflər bu fərqı şöyle yorumlamıştır: NaHCO₃ üçünde biriken CO₂ kabarcıkları nispeten aşağı temperaturta merkez basıncını artırabilir. NaCl'de isə mərkəzi jet üçün kristal quruluşlar üzərinde çok kısa müddətde yeterince güclü su buxarı oluşması gerektiğinden daha yüksək temperatur lazımdır.

Weber ədədi qaynama zorakılıqini nasıl etkiləmiştir?

Weber ədədi arttığında damcı səthə daha yüksək inersiyale çarpmış, daha sürətli yailmış və daha geniş temas alanı oluşturmuştur. Geniş temas alanı daha çox mayenın sıcak səthə yaklaşmasına və daha sürətli buxar istehsaline olanak vermiştir.

T_w = 160 °C və faiz 9 konsentrasiyade alınan yüksək sürətli görüntülər, Weber ədədinın 50'den 400'e çıkmasıyla ikinci dərəcəli damcı ədədsının və sıçrama genişliğinin belirgin biçimdə arttığını göstərir. Aşağı Weber ədədinda yerel kabarcık və məhdud parçalanma baskınkən yüksək Weber ədədinda geniş üfüqi və ya yarımkürəvi sıçrama strukturları ortaya çıxmışdır.

Məhlul konsentrasiyası NaHCO₃ davranışını nasıl dəyiştirmiştir?

NaHCO₃ konsentrasiyası faiz 7'den faiz 3'e düştükçe aşağı Weber saylarında geri sıçramaya geciş üçün gereken temperatur yüksəlmiştir. Daha aşağı konsentrasiyade daha az CO₂ əmələ gəldiyi üçün damcı altında yeterince kalın gaz-buxar təbəqəsi oluşturmak zorlaşmıştır.

We = 100 və We = 200 şərtlərinda parçalanma rejimine geciş temperaturu da konsentrasiya azaldıkça yüksəlmiştir. Buna qarşılık mərkəzi jet əmələ gəlməsi üçün gereken kritik Weber ədədi konsentrasiya azaldıqda düşmüştür. Müəlliflər bunu, daha zəif gaz tabakasının maye-katı temasını artırması və kristal mənbəlı yerel qaynamanın daha aşağı çırpılma momentumunda etkili olabilmesiyle açıqlamıştır.

Faiz 9'luk, doygunluğa yakın məhlulde isə qaz ayrılması aşırı güclenmiştir. Bu şərt qərarlı geri sıçramayı kolaylaştırmak yerine maye filmi qərarsızlaştırmış və Leidenfrost gecişini daha yüksək temperaturlara kaydıran zorakılıqli sıçramalara neden olmuştur.

Məhlul konsentrasiyası CaCl₂ davranışını nasıl dəyiştirmiştir?

CaCl₂ konsentrasiyası düştükçe mərkəzi jet bölgesi belirgin biçimdə küçülmüştür. Özellikle faiz 5'in altında mərkəzi jet yalnız ayrı və dar temperatur-Weber pencerelerinde görülmüşdür.

Faiz 3 CaCl₂ üçün mərkəzi jet yalnız:

• We = 400 və təxminən 380 °C,
• We = 300 və təxminən 220–240 °C

şərtlərinda bildirilmişdir.

Konsentrasiya azaldıqda səthde çöken kristal miqdarı və buna bağlı kabarcık əsaslenme noktalarının yoğunluğu düşmüştür. Böylece yerel patlayıcı qaynama və mərkəzi jet əmələ gəlməsi daha zor hâle gelmiştir.

SEM görüntüləri NaHCO₃ kristallari haqqında ne göstərmişdir?

Faiz 9 NaHCO₃ damcılarının qalıq çöküntüları fərqlı temperaturlarda mühüm morfologiyak dəyişimler göstərmişdir.

• 120 °C və qabarcıqlı qaynama: SEM görüntülərinde şaxələnmiş dendritik və iynə benzeri yapılar görülmüşdür. Müəlliflər bunu sürətli buxarlanma, yüksək aşırı doygunluk və difüzyonla məhdud dengesiz kristal büyümesiyle ilişkiləndirmiştir.
• 160 °C və zorakılıqli sıçrama: Maye-katı temas müddətsi kısaldığı üçün nizamlı dallanmış kristallarin gelişimi baskılanmıştır.
• Daha yüksək temperaturlar: Tortular tabakalı və lövhəyəbənzər yapılara fırlanmaşmüştür. Bu yapı, uzun müddətli nizamlı büyümeden çok ani çökmə və sürətli quruma müddətçlerini düşündürmektedir.

Müəlliflər bu kristallarin ağırlıklı olaraq NaHCO₃'ün ısıl çevrilməünden sonra oluşan Na₂CO₃ ilə əlaqəli olduğunu belirtmiştir. Bununla belə tədqiqatda X-şüası difraksiyası, enerji paylanmalı spektroskopi və ya başka bir faz təhlilinin sonucu məlumatlmemiştir. Buna görə kimqanunl faz tanımı SEM morfologiyasi və gözlənilən çevrilmə meqanizmasına əsaslanır.

SEM görüntüləri CaCl₂ kristallari haqqında ne göstərmişdir?

• 120 °C: Səthi kaplayan davamlı və görəce yoğun bir duz tabakası ilə az ədədda sütun bdaxiliimli kristal quruluş görülmüşdür.
• 160–260 °C: Zorakılıqli qaynama və aralıklı səth teması kalın tabaka əmələ gəlməsinu baskılamıştır. Mis səth dokusu görünən hala gelmiş və çöküntülar seyrek kristal hissəcikları bdaxiliiminde kalmıştır.
• 300 °C üzəri: Eğilmiş və ya kıvrılmış duz tabakaları görülmüş, ayrı kristal hissəciklarının ədədsı azalmıştır.

Yüksək temperaturtaki kıvrılma; sürətli quruma, eşit olmayan çökmə və termal gərilməlerle ilişkiləndirilmiştir. Kristal çıkıntılarının azalması, mərkəzi jet əmələ gəlməsinun qələviı yüksək temperatur və aşağı konsentrasiya şərtlərinda zəiflamasıyla uyğun yorumlanmıştır.

SEM görüntüləri NaCl kristallari haqqında ne göstərmişdir?

• Kabarcıklı qaynama şərtləri: Belirgin kubik kristallar və bunların yaratdığı nizamlı yığınlar görülmüşdür.
• 140 °C üzəri: Damcı ilə səth arasındakı temas müddətsi kısalmış; nizamlı kübik büyüme yerine nizamsız və seyrek çöküntülar ortaya çıxmışdır.
• 300 °C üzəri: Kristaller daha çok qlobal və ya klasterləşdirilmiş hissəciklara fırlanmaşmüştür.

Bu dəyişim, aşırı sürətli quruma şərtlərinda kristallarin dengeli səthler oluşturarak büyümek yerine küçük əsasler hâlinde çökelip kümelenmesiyle açıqlanmıştır.

SEM şəkillerindeki daxili uyğunsuzluq nədir?

Çalışmanın metni və rejim xəritələrı geri sıçramanın yalnız NaHCO₃ damcılarında görüldüğünü açıqça bildirir. Buna qarşılık artık kristallari gösteren Şəkil 8'de:

• CaCl₂ üçün 160 °C görüntüsü “Rebound”,
• NaCl üçün 140 °C görüntüsü “Rebound”

olaraq etiketlenmiştir. Bu etiketler metindeki rejim sınıflandırmasıyla ziddiyyət təşkil edir. Görsellerin səhv etiketlenmiş olması və ya rejim açıqlamasında əskiklik bulunması mümkündür; ancaq tədqiqat bu çelişkiyi açıqlamamaktadır. Bu səbəbdən ilgili iki SEM görüntüsünün rejim adları yazar doğrulaması olmadan qəti kabul edilməməlidir.

Maksimum yailma faktorü nasıl hesablanmışdır?

Damlacığın səth üzərindeki en büyük diametri d_s,max, başlanğıc diametri isə d₀ olaraq müəyyən edilmişdir. Boyutsuz maksimum yailma faktorü:

\[ \beta_{\max} = \frac{d_{s,\max}}{d_0} \]

eşitliğiyle hesablanmışdır. Məsələn β_max = 5, damlacığın maksimum diametrinın başlanğıc diametrinın beş katına ulaştığını ifade eder.

Maksimum yailma faktorü genel olaraq Weber ədədiyla artmıştır. Səth temperaturuyla ilişkisi isə xətti deyil; fərqlı qaynama rejimlerine geciş səbəbiyle güclü dalğalanmalar göstərmişdir. Təxminən 160 °C civarında nüvəli qaynamadan geciş qaynamasına gecilirken belirgin bir dəyişim gözlenmiştir.

En aşağı yailma dəyərleri aşağı temperatur və aşağı Weber saylarında görülmüşdür. Büyük dəyərler çoğunlukla yüksək Weber sayları ilə 200–280 °C arasındakı temperaturlarda əmələ gəlmişdir. NaHCO₃ üçün yüksək temperatur və aşağı Weber ədədinda yenidən aşağı yailma dəyərlerinin görülmesi, CO₂ destekli buxar təbəqəsi və geri sıçramayla ilişkiləndirilmiştir.

Ortalama maksimum yailma korelasyonları

Araşdırma, ortalama maksimum yailma faktorünü Weber ədədi və kütlə konsentrasiyasıyle ilişkiləndirmek üçün genel güc qanunsını kullanmıştır:

\[ \beta_{\max,\mathrm{avg}} = C\,We^b C_m^a \]

• β_max,avg: müəyyən temperatur aralığındaki ortalama maksimum yailma faktorüdür.
• We: Weber ədədidır.
• C_m: məhlulnin kütlə konsentrasiyasıdir.
• C, a və b: eksperimental məlumatden elde edilən uyum əmsallarıdır.

Kabarcıklı qaynama ilə sıçrama rejimlerinin morfologiyak olaraq fərqlı olması səbəbiyle iki temperatur aralığı üçün ayrı asılılıqlar yaradılmışdır.

NaHCO₃ üçün 160–400 °C aralığı

\[ \beta_{\max,\mathrm{avg}} = 1{,}3039\,We^{0{,}2828}C_m^{0{,}0921}, \qquad R^2 = 0{,}9774 \]

NaHCO₃ üçün 110–140 °C aralığı

\[ \beta_{\max,\mathrm{avg}} = 0{,}8957\,We^{0{,}2868}C_m^{0{,}0261}, \qquad R^2 = 0{,}9830 \]

CaCl₂ üçün 160–400 °C aralığı

\[ \beta_{\max,\mathrm{avg}} = 2{,}0715\,We^{0{,}1807}C_m^{0{,}0687}, \qquad R^2 = 0{,}9709 \]

CaCl₂ üçün 110–140 °C aralığı

\[ \beta_{\max,\mathrm{avg}} = 0{,}8034\,We^{0{,}2991}C_m^{0{,}0121}, \qquad R^2 = 0{,}9897 \]

Tüm R² dəyərlerinin 0,97'nin üzərinde olması, asılılıqların istifadə olunan təcrübə noktalarındaki ortalama yailma eğilimlerini iyi temsil ettiğini göstərir. Bu nəticə asılılıqların başka damcı çaplarına, fərqlı səth malzemelerine və ya təcrübə aralığı xariciındaki temperaturlara birbaşa uygulanabiləceği mənasına gəlmir.

Korelasyonlarda konsentrasiya üssünün Weber ədədi üssünden daha küçük olması, incələnən aralıkta yailma üzərinde çırpılma inersiyainin konsentrasiyaden daha baskın olduğunu göstərir. Bununla belə konsentrasiya, qaynama rejiminin türünü və geciş sərhədlərinı güclü biçimdə dəyiştirmiştir.

Damlacığın səthden ayrılma müddətsi

Araşdırma, We = 200 şərtunda damlacığın səthden ayrılma müddətsini τ_d ilə ifade etmişdir. Faiz 9 NaHCO₃ damcıları, incələnən temperatur aralığının tamamında CaCl₂ və NaCl damcılarından daha uzun ayrılma müddətleri göstərmişdir.

Müəlliflər, CO₂ qayğıından zengin gaz-buxar təbəqəsinın damcı ilə səth arasındakı teması zəiflattığını, ısı akkənd təsərrüfatıını yavaşlattığını və damlacığın səthde daha uzun kalmasına neden olduğunu belirtmiştir. CaCl₂ və NaCl kristallari isə yerel maye-katı temasını və kabarcık əmələ gəlməsinu güclendirerek damlacığın daha sürətli uzaklaşmasına katkıda bulunmuş ola bilər.

Bu təcrübəde birbaşa istilik axını və ya ısı transferi əmsalsı ölçülmemiştir. Bu səbəbdən ayrılma müddətsinin uzaması, təkbaşına müəyyən bir ısı transferi faizsine fırlanmaştürülemez.

Mətndeki Reynolds-Weber tutarsızlığı

Parçalanma meqanizmasını açıqlayan bir cümlede “yüksək divar temperaturu və aşağı Reynolds ədədsı” ilə “aşağı temperatur və yüksək Reynolds ədədsı” ifadeleri istifadə olunur. Ancaq təcrübə dizaynı, bütün rejim xəritələrı və ilgili grafikler Weber ədədina görə düzenlenmiştir; Reynolds ədədsı tədqiqat parametrləri arasında məlumatlmemiştir.

Bu səbəbdən söz konusu cümlede “Reynolds” yerine “Weber” yazılmak istenmiş olması muhəsasdir. Müəllif doğrulaması bulunmadığı üçün məqalə bu ifadeyi sessizce dəyiştirmemekte və metinsel uyğunsuzluq olaraq kaydetmektedir.

Çalışmanın güclü tərəfləri nelerdir?

• Üç fərqlı duz məhlulsini eyni təcrübə sprompti və benzer çırpılma şərtlərinda müqayisəsı.
• 100–400 °C kimi geniş bir səth temperaturu aralığını incelemesi.
• Weber ədədinı 50–400 və konsentrasiyası faiz 3–9 arasında spromptatik olaraq dəyiştirmesi.
• Her təcrübə şərtunu en az beş kez tekrarlaması.
• 10.000 kare/saniyəlik görüntülərle milisaniyə ölçeğindeki rejim gecişlerini izlemesi.
• Qaynama rejimi xəritələrını çırpılma sonraki SEM morfologiyaleriyle ilişkiləndirmesi.
• Maksimum yailma üçün yüksək R² dəyərlerine sahip empirik asılılıqlar müddəasi.
• NaHCO₃'te qaz ayrılması ilə kristal çökməsinin zıt etkilərini birlikte dəyərlendirmesi.

Çalışmanın məhdudlıkları nelerdir?

• Araşdırma hüquqem dəyərlendirmesinden gecmemiş bir preprinttir.
• Tək bir damcı diametri və tək bir başlanğıc səth pürüzlülüğü istifadə edilmişdir.
• Təcrübəler laboratuvar miqyasli mis səth üzərinde gerçekleştirilmiştir.
• Isı akısı, ısı transferi əmsalsı və ya səth soğutma enerjisi birbaşa ölçülmemiştir.
• CO₂ istehsal miqdarı, qaz sərfi və ya gaz biləşimi birbaşa təhlil edilmemiştir.
• Kristaller SEM ilə görüntülenmiş; lakin kimqanunl faz doğrulaması üçün XRD və ya EDS sonucu sunulmamıştır.
• Geçici kristal səthlerin pürüzlülüğü damcı səthdeyken birbaşa ölçülmemiştir.
• Rejim sərhədlərinın çiziminde istifadə olunan matematiksel sınıflandırma və ya qeyri-müəyyənlik metodi ayrıntılı məlumatlmemiştir.
• Səthden ayrılma müddətsinin başlanğıc və bitiş kriteri ayrıntılı biçimdə tanımlanmamıştır.
• Konsentrasiyain ayrılma müddətsine etkisi məhdud ədədda müqayisəyla dəyərlendirilmiştir.
• Şəkil 8'in iki “Rebound” etiketi metindeki rejim açıqlamasıyla ziddiyyət təşkil edir.
• Bir cümlede Reynolds və Weber sayları arasında terminolojik uyğunsuzluq mövcuddur.
• Mətnde sözü edilən tamamlayıcı görseller yüklənən 18 səhifəlık faylda yer almamaktadır və incelenəmlikemiştir.
• Uzun dövrli kristal birikmesi, korroziya, səth təhrifsı və ya çoklu damcı etkiləri dəyərlendirilmemiştir.

Çalışmanın desteklediği nəticələr

• Duz türü, damcı qaynama rejiminin temperatur-Weber xəritəsını belirgin biçimdə dəyiştirmektedir.
• Kristal çökməsi qaynama zamanı damcı-səth temasını və buxar kaçış yollarını dəyiştirebilmektedir.
• Üç duz məhlulsinde de mərkəzi jet əmələ gəlməsi gözlenmiştir.
• NaHCO₃ mənbəlı qaz ayrılması geri sıçrama, film qərarlılığı və sıçrama zorakılıqi üzərinde mühüm bir role sahiptir.
• NaHCO₃ və CaCl₂ konsentrasiyası qaynama rejimi geciş sərhədlərinı dəyiştirmektedir.
• Kristal çöküntüsu morfologiyasi duz türüne və səth temperaturuna bağlı olaraq dəyişir.
• Maksimum yailma faktorü genel olaraq Weber ədədiyla artır.
• Faiz 9 NaHCO₃ damcıları, müqayisə edilən faiz 9 CaCl₂ və NaCl damcılarından daha uzun ayrılma müddətleri göstərmişdir.

Çalışmanın qanıtlamadığı nəticələr

• Belirli bir duz məhlulsinin bütün sprey soğutma spromptlerinde daha yüksək soğutma məlumatmi sağlayacağını sübut etmir.
• Kristal çöküntülarının uzun vadede yararlı və ya zararsız olduğunu göstərmir.
• CO₂ salım miqdarı ilə rejim gecişleri arasında kəmiyyət bir qaz sərfi asılılıqsı sunmamaktadır.
• Təklif edilən yailma asılılıqlarının fərqlı səth, damcı diametri və təzyiq şərtlərinda gecerli olduğunu göstərmir.
• SEM görüntülərindeki strukturların kimqanunl biləşimini birbaşa doğrulamamaktadır.
• Mərkəzi jet meqanizmasının yalnız kristal pürüzlülüğünden mənbəlandığını qəti olaraq sübut etmir.
• Çoklu damcı, davamlı püskürtmə və ya endüstriyel miqyaste saha uğursı göstərmir.
• Isı transferinde müəyyən bir faiz artım və ya enerji yığımu qanıtı sunmamaktadır.

Tətbiq baxımından ne ifade etmektedir?

Çalışmanın nəticələrı, duzlu mayelarla işçi sprey soğutma, buxarlaştırma və termal duzdan arındırma spromptlerinde yalnız mayenın qaynama noktasına bakmanın kifayətli olmadığını göstərir. Duzun kristallaşma şekli, gaz üretip üretmemesi və səthde bıraktığı müvəqqəti yapı, damlacığın sıcak səthle temasını dəyiştirebilir.

NaHCO₃ örneği, qaz ayrılmasının her zaman eyni yönde etki oluşturmadığını göstərir. Orta səviyyəde gaz yastığı damlacığı səthden kaldırabilirken aşırı qaz ayrılması filmi parçalayarak sıçramayı artırabilir. Benzer şəkilde kristal birikmesi kabarcık əmələ gəlməsinu güclendirebilir; ancaq gerçek spromptlerde kirlenme və səth kaplanması kimi olumsuz etkilər ayrıca qiymətləndirilməlidir.

Nəticələr dizayn üçün meqanistik ipuçları təqdim edir; ancaq birbaşa bir endüstriyel optimallaşdırma reçetesi deyil. Isı akısı ölçməleri, çoklu damcı təcrübəleri, uzun dövr çöküntü davranışı və fərqlı səth malzemeleriyle doğrulama gereklidir.

Çalışmanın Metodi və Nəticələrı

Ana tapıntıların texniki özeti

1. Duzlu damcı davranışları qabarcıqlı qaynama, geri sıçrama, parçalanma, yarımkürəvi sıçrama, üfüqi sıçrama və mərkəzi jet olaraq altı rejime ayrılmıştır.
2. Kabarcıklı qaynama üç məhlulde de çoğunlukla təxminən 140 °C'nin altında görülmüşdür.
3. Mətndeki sınıflandırmaya görə geri sıçrama yalnız NaHCO₃ damcılarında gözlenmiştir.
4. Üç məhlulde de aşağı Weber ədədi və təxminən 160 °C civarında ortak bir parçalanma bölgesi aşkar edilmişdir.
5. NaHCO₃ üçün We = 100–200 və T_w > 300 °C şərtlərinda ikinci bir yüksək temperatur parçalanma bölgesi müəyyən edilmişdir.
6. Yarım qlobal sıçrama genellikle yüksək Weber saylarında və təxminən 180 °C'nin altındaki temperaturlarda əmələ gəlmişdir.
7. Mərkəzi jet üç duz məhlulsinde de görülmüş və kristal mənbəlı müvəqqəti səth strukturları ilə ilişkiləndirilmiştir.
8. NaHCO₃ üçün orta səviyyəde CO₂ salımı geri sıçramayı, aşırı qaz ayrılması isə sıçramayı desteklemiştir.
9. CaCl₂ konsentrasiyası faiz 3'e düştüğünde mərkəzi jet yalnız dar temperatur-Weber pencerelerinde kalmıştır.
10. NaHCO₃ çöküntüları dendritik, iynə və tabaka; NaCl çöküntüları kübik, nizamsız və qlobal kümeler; CaCl₂ çöküntüları isə yoğun tabaka, seyrek hissəcik və kıvrılmış tabaka bdaxiliimlerinde dəyişmiştir.
11. Maksimum yailma faktorü genel olaraq Weber ədədiyla yüksəlmiş, təxminən 160 °C'deki rejim gecişinde keskin dəyişim göstərmişdir.
12. Faiz 9 NaHCO₃ damcılarının ayrılma müddətsi faiz 9 CaCl₂'den ortalama faiz 20,58 və faiz 9 NaCl'den faiz 20,03 daha uzun aşkar edilmişdir.

Metodsel və hesabatlama xəbərdarlıqları

Mənbə və Metod Notu

Çalışmanın tam orijinal adı: Impact boiling dynamics of saline droplets: Effects of crystallization and gas release

Müəlliflərın PDF'deki tam sıralaması: Chenyu Zhang; Yonghao Zhang; Yan Luo; Ke Chen; Tao Lu; Xue Chen.

Eş birinci yazar və ya ortaq töhfə: PDF'de ortaq birinci müəlliflık və ya ortaq töhfə məlumatsi belirtilmemiştir.

Sorumlu müəlliflər: Ke Chen və Xue Chen.

Sorumlu yazar e-postaları: chenke@buct.edu.cn və xchen@buct.edu.cn.

Qurum: School of Mechanical and Electrical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China.

DOI:10.2139/ssrn.6945143. Bu DOI, SSRN preprint kaydına aittir.

Yayın platformu: SSRN.

Resmî tədqiqat əlaqəsı:https://ssrn.com/abstract=6945143

Yayın ilı: 2026.

SSRN qeyd tarixi: 15 Haziran 2026.

Dergi: Hüquqemli bir dergide yayımlanmış nihai sürüm bu inceleme zamanı doğrulanamamıştır.

Özgün yayınevi: Özgün hüquqemli dergi və ya yayınevi məlumatsi bu preprint sürümü üzərindən doğrulanamamıştır.

Mənbə türü: Təcrübəsel araşdırma preprinti.

Hüquqemlik vəziyyətu: Bu çalışma bir preprinttir və hüquqem dəyərlendirmesinden gecmemiştir. PDF'nin səhifəlarında “This preprint research paper has not been peer reviewed” xəbərdarlıqsı mövcuddur.

Müəllif katkıları: Chenyu Zhang orijinal taslak yazımı, təcrübə və məlumat nizamlıke; Yonghao Zhang təcrübə; Yan Luo metod; Ke Chen metod; Tao Lu danışmanlık; Xue Chen inceleme və nizamlıke, danışmanlık, metod və konseptuallaştırma katkılarını üstlenmiştir.

Finansman: National Natural Science Foundation of China tarafından 52076009 və 52176052 numaralı projelerle desteklenmiştir.

Çıkar çatışması: Müəlliflər bilinen bir mali çıkar və ya tədqiqatyı etkiləyebiləcek şəxssel ilişki bulunmadığını beyan etmişdir.

Veri erişimi: Verilərin tələb üzərine sağlanacağı qeyd edilmişdir.

İçerik hazırlama metodi: Bu Türkçe məqalə yüklənən 18 səhifəlık PDF'nin metni, təcrübə parametrləri, formülleri, rejim xəritələrı, yüksək sürətli kamera diziləri, SEM görüntüləri və nəticələrı incelenerek hazırlanmıştır. PDF'de bulunmayan elmi nəticələr eklenmemiştir. Dış doğrulama yalnız yazar sırası, DOI, SSRN kaydı və yayın tarixi kimi mənbə kimliği məlumatleri üçün istifadə edilmişdir.

Əsas məhdudlıklar: Hüquqemlik bulunmaması; yalnız tek damcı və mis səth təcrübəlerinin yapılması; birbaşa istilik axını və qaz sərfi ölçülmemesi; kristal kimyasının faz təhliliyle doğrulanmaması; çoklu damcı və uzun dövr çöküntü davranışının incelenmemesi; iki şəkil etiketi ilə bir ölçüsuz ədəd ifadesindeki daxili uyğunsuzluq; tamamlayıcı faylların yüklənən PDF'de bulunmaması.

Bu çalışma hüquqem dəyərlendirmesinden gecmemiş bir preprinttir. Nəticələr, kontrollü laboratuvar şərtlərindaki tek damcı təcrübəleriyle məhduddır və birbaşa endüstriyel soğutma uğursı və ya ısı transferi garantisi olaraq şərh edilməməlidir.