Бул изилдөө натрий бикарбонаты (NaHCO₃), кальций хлориди (CaCl₂) жана натрий хлориди (NaCl) эритмелеринен турган болжол менен 2,1 мм диаметрдеги тамчылар 100–400 °C температурадагы жез бетке урулушу учурунда кантип жайылганын, кайнаганын, бөлүнгөнүн жана кристалл калтырганын эксперименттик түрдө изилдеген. Масса концентрациясы пайыз 3–9, Weber саны 50–400 жана урулуу ылдамдыгы 1,28–3,67 м/с арасында өзгөртүлгөн. Жогорку ылдам сүрөттөрдө көбүктүү кайноо, кайра секирүү, жарым шардык чачырап секирүү, горизонталдык чачырап секирүү, борбордук струя пайда пайда болушу жана бөлүнүү болуп алты гидродинамикалык кайноо режими аныкталган. Эң маанилүү жыйынтык, туз кристаллдарынын урулуу жана буулануу учурунда убактылуу пүрүзлү түзүлүшлар олуштурарак тамчы-бет темасыны жана буу чыкыш йолларыны өзгөртиребилмесидир. Ошондой болсо да изилдөө бир препринттир; ысы акысы түздөн-түз өлчүлмемиш, газ бмененшими талдоо едилмемиш жана кристаллдарин киммыйзамл фазы гана SEM сүрөттөрүйле так катары тастыкталган эмес.

Үч эритменин бир эле бет температурасы жана Weber санында фарклы давранмасынын негизги себепи, кристалл чөкелме бичимлери менен газ пайда пайда болушунун бирбиринден фарклы олмасыдыр. NaHCO₃ ысындыгында ортайа чыкан ЖО₂, тамчы астындаки буу табакасыны калынлаштырабилмекте же ашыры салым абалында суюктуктук филми карарсызлаштырабилмектедир. Изилдөөчүлөр, орта деңгээлде газ салымынын кайра секирүүйы колайлаштырдыгыны; чок күчтүү газ салымынын болсо чачырап секирүү жана бөлүнүүйы артырдыгыны билдирмиштир.

Меркезî жет пайда пайда болушу үч туз эритмесинде де көзленмиштир. Бул режимде суюктуктук филм горизонталдык йөнде йажылрасаен дамлажыгын борбордукнден йукары так инже бир суюктуктук түркүку чыкар. Даха мурда чогунлукла микро же нанотүзүлүшлы бетлерле илишкмененндирмененн бул жүрүм-турумын дүз жез бетде гөрүлмеси, изилдөөжылар тарафындан динамик катары чөкен кристаллдарин убактылуу бет түзүмдөрү олуштурмасыйла ачыкланмыштыр. Бул меканизма макул бир йорум олмакла бирликте, эксперимент учурунда бет пүрүзлүлүгү анлык катары өлчүлмемиштир.

Изилдөөнын негизги сорусуу недир?

Изилдөөнын негизги сорусуу, ысытылмыш бир бетке чарпан тузлу дамлажыгын кыймылинин гана сыжаклык жана урулуу энергиясийле ми белирлендиги, же буулануу учурунда герчеклешен кристалллешме жана газ салымынын кайноо режимини айрыжа өзгөртирип өзгөртирмедигидир.

Саф бир суюктуктук дамлажыгы сыжак бетке чарптыгында йажылабилир, бет үзеринде кайнайабилир, буу табакасы үзеринде йүкселебилир же экинчи тамчылара айрылабилир. Туз эритмесинде болсо суу буулаштыкча эритменин концентрацияи артар жана туз кристаллдари чөкелмейе башлар. Базы тузларда буна киммыйзамл айрышмадан келип чыккан газ пайда пайда болушу да екленир. Ошондуктан суюктуктук, буу, кристалл жана газ көпры бир эле заман аралыгында бирбирини еткмененйебилир.

Изилдөө өзелликле шу сорулара жевап арамыштыр:

• Фарклы туз эритмелери бир эле сыжаклык жана урулуу шартларында бир эле кайноо режимине ми гирер?
• Кристал чөкелмеси тамчы менен жез бет арасындаки темасы кантип өзгөртирир?
• NaHCO₃ булаклы ЖО₂ салымы буу табакасыны, кайра секирүүйы жана чачырап секирүү зомбулукини кантип еткмененр?
• Чөзелти концентрацияи кайноо режимилеринин кечиш чек аралардыны кантип өзгөртирир?
• Дамлажыгын ен көп не чейин йажылдыгы жана бетден не чейин мөөнөтде айрылдыгы Weber саны, сыжаклык жана концентрацияле кантип корреляциятуудир?

Изилдөө себеп маанилүүдир?

Ысытылмыш бетлере тамчы урулушу; спрей согутма, метал суу верме, термалдык туздан арындырма, энергия системлери, кыймылдаткычларда йакыт пүскүртме жана нүклеер системлерде ажил согутма сыяктуу мөөнөтчлерде гөрүлүр. Герчек уйгуламалардаки суюктуктуклар көп учурда саф суу эмес; чөзүнмүш тузлар, каткылар же газлар камтыйт.

Туз кристаллдарынын бетде бирикмеси ики зыт натыйжа догурабилир. Кристаллер йени кабаржык өзөкленме нокталары олуштурарак кайноойы гүчлендиребилир; бирок ошол эле учурда бети каплайарак калыжы бир торту табакасы же ишкана проблеманы мейдана гетиребилир. Изилдөө система деңгэколунда маалыматм, корозйон же узак мезгил кирленме өлчмемиштир; бирок тек тамчы өлчегинде бул кармачийки өз ара аракеттенүүин баштапкы меканизмаларыны көрсөтөт.

Литератүрде ханги бошлук максатленмиштир?

Өнжеки экспериментлер чоң өлчүде NaCl тамчылара же бир гана эритменин белгилүү концентрациялерине одакланмыштыр. Фарклы тузларын бир эле эксперимент алттүзүлүшсында каршылаштырылдыгы жана кристалллешме менен газ салымынын бирликте еле алындыгы изилдөөлар чектелгендыр.

Бул изилдөө үч киммыйзамл ачыдан фарклы эритмейи каршылаштырмыштыр:

• NaHCO₃: Ысынма учурунда ЖО₂ салымы жана киммыйзамл дөнүшүм гөстеребмененн эритме.
• CaCl₂: Газ салымы йерине йогун туз табакасы жана фарклы кристалл чөкелме түзүмдөрү олуштуран эритме.
• NaCl: Дүшүк сыжаклыкта белиргин күбик кристаллдар олуштурабмененн класик туз эритмеси.

Изилдөөнын оригиналдуу каткысы гана алты кайноо режимини кайра сыныфландырмак эмес. Айны заманда режим карталарыны, жогорку ылдам сүрөттөри жана урулуу кийинсындаки SEM сүрөттөрүни бирбирине баглайарак кристалл тортусуунун кийинки суюктуктук-каты өз ара аракеттенүүини кантип өзгөртиребмененжегини ачыктоойа чалышмыштыр.

Эксперимент дүзенеги кантип курулмуштур?

Хедеф бет, 20 × 20 мм өлчөмунда жез фолйодан түзүлгөн. Профилометрейле өлчүлен бет пүрүзлүлүгү Ра = 0,234 µм катары маалыматлмиштир. Жез бет, үч ысытма чубугу булунан кесикк кони бичимли бир жез блокла ысытылмыштыр.

Жез блок полиетер етер кетон (PEEK) бир гөвде үчүне йерлештирилмиш, арадаки бошлук ысы кайбыны чек араламак амажыйла алүминйум силикат елйафла долдурулмуштур. Йүзей температурасы, бетин 1 мм астында булунан К-типи термопараа өлчүлмүш; бет жана айланасиндеки сыжаклык дагылымы калибре едилмиш кызылөтеси термалдык камерайла изленмиштир.

Тамчылар микрошырынгайла олуштурулмуш жана баштапкы чаплары:

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

катары маалыматлмиштир. Урулуу ылдамдыкы, ийненин бетке боюнча жогоркулиги өзгөртирмененрек контрол едилмиштир. Фарклы эритмелерин йогунлуклары бир эле олмадыгы үчүн, максатленен Weber саныны коргоок үзере урулуу ылдамдыгы эритмейе боюнча чакан миктарларда айарланмыштыр.

Хер урулуудан кийин бетдеки туз калынтылары темизленмиш, жезын окситленмесинден булакланабмененжек өзгөримлери чек араламак үчүн бетлер дүзенли катары йенмененнмиштир. Бөйлеже мурдаки дамлажыгын бырактыгы кристалл түзүлүшнын кийинки эксперименти түздөн-түз еткмененмеси азалтылмайа чалышылмыштыр.

Гөрүнтүлер кантип кайдедилмиштир?

Урулуу жана кайноо мөөнөтжи Пхотрон SA-X2 жогорку ылдам камерайла кайдедилмиштир. Камера, 105 мм одак узаклыклы макро ленс жана LED арка айдынлатма системийле пайдаланылган.

Он бин каре/санийелик жазуу, миляисанийелер үчүнде герчеклешен йажылма, кабаржык бүйүмеси, экинчи тамчы фырламасы жана борбордук струя пайда пайда болушунун айры карелер хâлинде инжеленмесине оланак вермиштир.

Weber саны нейи ифаде едер?

Изилдөөдө дамлажыгын урулуу зомбулуки Weber саныйла аныкталган:

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

• ρ: эритменин йогунлугудур; бирдики кг/м³'түр.
• в: дамлажыгын бетке урулуу ылдамдыгыдыр; бирдики м/с'дир.
• Л: карактеристик узаклуктур; бирдики метредир.
• σ: бет герилимидир; бирдики Н/м'дир.

Weber саны, дамлажыгы йаймайа жана парчаламайа кызматкер аталет еткисинин, дамлажыгы бир арада тутан бет герилимине катышыны темсил едер. Weber саны йүкселдикче тамчы бетке дагы күчтүү чарпар, дагы ылдам йажылыр жана дагы кеңири бир суюктуктук-каты темас аланы олуштурур.

Макала формүлде карактеристик узаклугу Л семболүйле вермиш, бирок бул семболү айрыжа танымдуулуклайан бир номенклатүр суунмамыштыр. Тамчы урулуу изилдөөларында карактеристик узаклук чогунлукла баштапкы диаметрийла илишкмененндирилсе де бурада метиндеки сембол айнен корунмуштур.

Алты кайноо режими кантип аныкталган?

Кристаллер кайноо режимини кантип өзгөртирмиштир?

Туз кристаллдари бетке чөктүгүнде жез бетин убактылуу топографисини өзгөртирир. Авторлар, бул кристаллдарин микро же нанотүзүлүшлы бетлердеки чыкынтылара бензер түрдө давранабмененжегини мененри сүрмүштүр. Бөйле бир түзүлүш суюктуктукнын бетле йерел темасыны сүрдүребилир, бууын качабмененжеги каналлар олуштурабилир жана карарлы буу филминин гелишмесини енгеллейебилир.

Бу меканизма өзелликле борбордук струя пайда пайда болушу жагынан маанилүүдир. Меркезî жет дагы мурда чогунлукла өзел катары микро же нанотүзүлүшландырылмыш сыжак бетлерде билдирилмишкен бул экспериментлерде үч туз эритмесинин тамамында көзленмиштир. Авторлар буну, кайноо учурунда динамик түрдө чөкен кристаллдарин убактылуу пүрүзлү түзүлүшлар олуштурдугуна даир каныт катары йорумламыштыр.

Бунунла бирликте изилдөө, тамчы бетдейкен кристалл топографисини түздөн-түз өлчмемиштир. SEM сүрөттөрү урулуу жана мекемеа тамамландыктан кийин калан тортулара аиттир. Ошондуктан “убактылуу микро/нанотүзүлүш” ачыкташы түздөн-түз заман чөзүнүрлүклү бет өлчөмүнден зийаде режим карталары, артык кристаллдар жана мурдаки изилдөөларла ылайык меканистик бир йорумдур.

Йүзей температурасы режимлери кантип өзгөртирмиштир?

Үч эритмеде көбүктүү кайноо генел катары болжол менен 140 °C'нин астында байкалган. Weber саны арттыкча көбүктүү кайноонын үст сыжаклык чеги дүшмүштүр. Даха күчтүү урулуу, дагы кеңири жана инже бир суюктуктук филми олуштурдугу үчүн буу өндүрүши жана филм карарсызлыгы дагы эрте башламыштыр.

NaHCO₃ тамчылары үчүн Wе = 200 шартундаки сүрөттөр сыжаклык өзгөриминин еткисини айрынтылы түрдө көрсөтөт:

• 120 °C: Тамчы бетле мөөнөткли темас хâлинде калмыш жана йогун көбүктүү кайноо гөстермиштир. Тамчы үзеринде думаны андыран инже кристалл парчажыклары менен чакан экинчи тамчылар байкалган.
• 140 °C: Тамчы максимум йажылмайа улаштыктан кийин күчтүү кайноо башламыш, кабаржык патламалары экинчи тамчылары жана кристалл парчажыкларыны радйал катары фырлатмыштыр. Йаклачийки 6 мс үчүнде бирикен буу басынжы дамлажыгы парчаламыштыр.
• 160 °C: Буу жана ЖО₂ суюктуктук кенарыны калдырмыш, пармак бензери түзүлүшлар олуштурмуш жана систем кечиш кайноосына йаклашмыштыр.
• 300 °C: Тамчы филм кайноосына йаклашмыш, суюктуктук филмден копан экинчи тамчылар саны жана фырлама ылдамдыкы азайгантыр.
• 340 °C жана үзери: Тамчы менен бет арасында ылдам түрдө мөөнөткли бир буу табакасы олушмуш, кайноо булаклы атомизасйон азайган жана тамчы йажылып парчаландыктан кийин бетден сычрамыштыр.

NaHCO₃ тамчыларда ЖО₂ себеп маанилүүдир?

NaHCO₃ ысындыгында турган ЖО₂, суу бууындан фарклы катары йогушмайан бир газ компоненти мейдана гетирир. Авторларын йорумуна боюнча ЖО₂, дамлажыгын астындаки газ-буу табакасынын дагы калын жана узак өмүрлү олмасына каткыда жыйынтыкн.

Орта деңгээлде газ салымы:

• Тамчы менен сыжак бет арасындаки түздөн-түз темасы азалтмыштыр.
• Дамлажыгын йүкселмесини жана кайра секирүүсыны колайлаштырмыштыр.
• Леиденфрост бензери буу йастыгынын дагы төмөн урулуу энергиялеринде олушмасына йардым етмиштир.

Ашыры газ салымы болсо карарлы йүкселме йерине суюктуктук филми бозмуштур. Йүзде 9 сыяктуу дойгунлуга йакын NaHCO₃ концентрацияинде йогун ЖО₂ пайда пайда болушу, филмин денгели түрдө бет үзеринде калмасыны зорлаштырмыш жана дагы зомбулукли горизонталдык же жарым шардык чачырап секирүүлары дестеклемиштир.

Изилдөөдө чыкан газын дебиси же бмененшими түздөн-түз өлчүлмемиштир. ЖО₂ меканизмасы NaHCO₃'үн билинен термалдык дөнүшүмү жана көзленен тамчы жүрүм-турумлары аркылуу йорумланмыштыр.

Үч туз эритмесинин режим карталары кантип фарклылашмыштыр?

Кабаржыклы кайноо

Кабаржыклы кайноо үч эритмеде де бензер бир бөлгеде, чогунлукла болжол менен 140 °C'нин астында жыйынтыкн. Weber саны жогорулаганда көбүктүү кайноо бөлгеси дагы төмөн сыжаклыклара так даралмыштыр.

Гери чачырап секирүү

Метиндеки режим карталары жана ачыктоолар, инжеленен шартларда кайра секирүүнын гана NaHCO₃ тамчыларда көзлендигини билдирмектедир. Бул жүрүм-турум төмөн Weber саны жана жогорку бет температурасында ортайа чыкмыш жана ЖО₂ дестекли дагы калын газ-буу йастыгыйла илишкмененндирилмиштир.

CaCl₂ жана NaCl үчүн болсо бетде калан кристаллдарин суюктуктук-каты темасыны артырдыгы жана кайра секирүүйы баскыладыгы мененри сүрүлмүштүр.

Парчаланма

Үч эритме үчүн де болжол менен 160 °C живарында жана боюнчаже төмөн Wебер сажыларында ортак бир бөлүнүү бөлгеси байкалган. Парчаланма, дамлажыгын күчтүү темас олуштуражак чейин йажылмасы; бирок суюктуктук филмин дагы зомбулукли чачырап секирүүйа дөнүшежек чейин генишлемемеси абалында ортайа чыкмыштыр.

Wе = 300 жана Wе = 400 шартларында айры бир бөлүнүү режими гөрүлмемиштир. Бул жогорку урулуу энергиялеринде генишлейен инже суюктуктук филм дагы йогун буу үретмиш жана мөөнөтч түздөн-түз зомбулукли чачырап секирүү режимлерине кечмиштир.

Жогорку сыжаклыкта, Wе = 100–200 жана Т_w &гт; 300 °C шартунда ортайа чыкан икинжи бир бөлүнүү бөлгеси гана NaHCO₃ үчүн кабарланган. Бул шартларда тамчы ЖО₂ дестекли филм кайноосына гирдиктен кийин йүкселмиш жана парчаланмыштыр.

Йарым глобалдык чачырап секирүү

Йарым глобалдык чачырап секирүү үч эритмеде де чогунлукла жогорку Wебер сажыларында жана болжол менен 180 °C'нин астындаки сыжаклыкларда байкалган. Тамчы мурда гениш бир алана йажылмыш, ардындан филм бойунжа башлайан йогун кайноо экинчи тамчылары бүтүн йарым мейкиндика фырлатмыштыр.

Йатай чачырап секирүү жана борбордук струя

NaHCO₃ тамчылары Wе = 50 сыяктуу төмөн бир урулуу энергиясинде бменен ЖО₂ салымы сайесинде горизонталдык чачырап секирүү гөстеребилмиштир. NaCl тамчыларда бензер жүрүм-турум дагы чок жогорку сыжаклыкта турган кристалл булаклы кабаржык өзөкленмесийле илишкмененндирилмиштир.

Сыжаклык арттыкча NaHCO₃ мурда борбордук струя, ардындан горизонталдык чачырап секирүү гөстермиштир. NaCl үчүн кечиш сырасы терсине дөнмүш; мурда горизонталдык чачырап секирүү, дагы жогорку сыжаклыкта борбордук струя байкалган.

Авторлар бул фаркы шөйле йорумламыштыр: NaHCO₃ үчүнде бирикен ЖО₂ кабаржыклары ниспетен төмөн сыжаклыкта меркез басынжыны артырабилир. NaCl'де болсо борбордук струя үчүн кристалл түзүлүшлар үзеринде чок кыса мөөнөтде жетиштүүнже күчтүү суу бууы олушмасы геректигинден дагы жогорку сыжаклык герекир.

Weber саны кайноо зомбулукини кантип еткмененмиштир?

Weber саны арттыгында тамчы бетке дагы жогорку аталетле чарпмыш, дагы ылдам йажылмыш жана дагы кеңири темас аланы олуштурмуштур. Гениш темас аланы дагы көп суюктуктукнын сыжак бетке йаклашмасына жана дагы ылдам буу өндүрүшине оланак вермиштир.

Т_w = 160 °C жана пайыз 9 концентрацияде алынан жогорку ылдам сүрөттөр, Weber санынын 50'ден 400'е чыкмасыйла экинчи тамчы санынын жана чачырап секирүү генишлигинин белиргин түрдө арттыгыны көрсөтөт. Дүшүк Weber санында йерел кабаржык жана чектелген бөлүнүү баскынкен жогорку Weber санында гениш горизонталдык же жарым шардык чачырап секирүү түзүмдөрү ортайа чыкмыштыр.

Чөзелти концентрацияи NaHCO₃ жүрүм-турумыны кантип өзгөртирмиштир?

NaHCO₃ концентрацияи пайыз 7'ден пайыз 3'е дүштүкче төмөн Wебер сажыларында кайра секирүүйа кечиш үчүн герекен сыжаклык йүкселмиштир. Даха төмөн концентрацияде дагы аз ЖО₂ олуштугу үчүн тамчы астында жетиштүүнже калын газ-буу табакасы олуштурмак зорлашмыштыр.

Wе = 100 жана Wе = 200 шартларында бөлүнүү режимине кечиш температурасы да концентрация азалдыкча йүкселмиштир. Буна каршылык борбордук струя пайда пайда болушу үчүн герекен критик Weber саны концентрация азайганда дүшмүштүр. Авторлар буну, дагы алсыз газ табакасынын суюктуктук-каты темасыны артырмасы жана кристалл булаклы йерел кайноонын дагы төмөн урулуу моментумунда еткили олабилмесийле ачыкламыштыр.

Йүзде 9'лук, дойгунлуга йакын эритмеде болсо газ салымы ашыры гүчленмиштир. Бул шарт карарлы кайра секирүүйы колайлаштырмак йерине суюктуктук филми карарсызлаштырмыш жана Леиденфрост кечишини дагы жогорку сыжаклыклара кайдыран зомбулукли чачырап секирүүлара себеп болгон.

Чөзелти концентрацияи CaCl₂ жүрүм-турумыны кантип өзгөртирмиштир?

CaCl₂ концентрацияи дүштүкче борбордук струя бөлгеси белиргин түрдө күчүлмүштүр. Өзелликле пайыз 5'ин астында борбордук струя гана айры жана дар сыжаклык-Wебер пенгрунтелеринде байкалган.

Йүзде 3 CaCl₂ үчүн борбордук струя гана:

• Wе = 400 жана болжол менен 380 °C,
• Wе = 300 жана болжол менен 220–240 °C

шартларында кабарланган.

Концентрация азайганда бетде чөкен кристалл миктары жана буна баглы кабаржык өзөкленме нокталарынын йогунлугу дүшмүштүр. Бөйлеже йерел патлайыжы кайноо жана борбордук струя пайда пайда болушу дагы зор хâле гелмиштир.

SEM сүрөттөрү NaHCO₃ кристаллдари жөнүндө не гөстермиштир?

Йүзде 9 NaHCO₃ тамчыларын артык тортулары фарклы сыжаклыкларда маанилүү морфологияк өзгөримлер гөстермиштир.

• 120 °C жана көбүктүү кайноо: SEM сүрөттөрүнде далланмыш дендритик жана ийне бензери түзүлүшлар байкалган. Авторлар буну ылдам буулануу, жогорку ашыры дойгунлук жана дифүзйонла чектелген денгесиз кристалл бүйүмесийле илишкмененндирмиштир.
• 160 °C жана зомбулукли чачырап секирүү: Сывы-каты темас мөөнөтси кысалган үчүн дүзенли далланмыш кристаллдарин өнүгүшү баскыланмыштыр.
• Даха жогорку сыжаклыклар: Тортулар табакалы жана левха бензери түзүлүшлара дөнүшмүштүр. Бул түзүлүш, узак мөөнөтли дүзенли бүйүмеден чок ани чөкелме жана ылдам мекемеа мөөнөтчлерини дүшүндүрмектедир.

Авторлар бул кристаллдарин агырлыклы катары NaHCO₃'үн ысыл дөнүшүмүнден кийин турган На₂ЖО₃ менен корреляциятуу экенин белиртмиштир. Ошондой болсо да изилдөөдө X-ышыны кырынымдуулукы, энергия дагылымлы спектроскопи же башка бир фаз талдооинин сонужу маалыматлмемиштир. Демек киммыйзамл фаз танымдуулукы SEM морфологияси жана бекленен дөнүшүм меканизмасына негизделет.

SEM сүрөттөрү CaCl₂ кристаллдари жөнүндө не гөстермиштир?

• 120 °C: Йүзейи каплайан мөөнөткли жана боюнчаже йогун бир туз табакасы менен аз саныда түркүк бичимли кристалл түзүлүш байкалган.
• 160–260 °C: Зомбулукли кайноо жана аралыклы бет темасы калын табака пайда пайда болушуну баскыламыштыр. Жез бет докусуу гөрүнүр хâле гелмиш жана тортулар сейрек кристалл парчажыклары бичиминде калган.
• 300 °C үзери: Егилмиш же кыврылмыш туз табакалары гөрүлмүш, айры кристалл парчажыкларынын саны азайгантыр.

Жогорку сыжаклыктаки кыврылма; ылдам мекемеа, ешит олмайан чөкелме жана термалдык чыңалуулерле илишкмененндирилмиштир. Кристал чыкынтыларынын азайышы, борбордук струя пайда пайда болушунун щелочьы жогорку сыжаклык жана төмөн концентрация шартларында алсызламасыйла ылайык йорумланмыштыр.

SEM сүрөттөрү NaCl кристаллдари жөнүндө не гөстермиштир?

• Кабаржыклы кайноо шартлары: Белиргин күбик кристаллдар жана бунларын олуштурдугу дүзенли йыгынлар байкалган.
• 140 °C үзери: Тамчы менен бет арасындаки темас мөөнөтси кысалмыш; дүзенли күбик бүйүме йерине дүзенсиз жана сейрек тортулар ортайа чыкмыштыр.
• 300 °C үзери: Кристаллер дагы чок глобалдык же кластерленген парчажыклара дөнүшмүштүр.

Бу өзгөрим, ашыры ылдам мекемеа шартларында кристаллдарин денгели бетлер олуштурарак бүйүмек йерине чакан өзөклер хâлинде чөкелип күмеленмесийле ачыкланмыштыр.

SEM шекиллериндеки ич тутарсызлык недир?

Изилдөөнүн метни жана режим карталары кайра секирүүнын гана NaHCO₃ тамчыларда гөрүлдүгүнү ачыкча белгилейт. Буна каршылык артык кристаллдари гөстерен Сүрөт 8'де:

• CaCl₂ үчүн 160 °C сүрөтү “Rebound”,
• NaCl үчүн 140 °C сүрөтү “Rebound”

катары этикалыкетленмиштир. Бул этикалыкетлер метиндеки режим сыныфландырмасыйла челишмектедир. Гөрселлерин йанлыш этикалыкетленмиш олмасы же режим ачыкташында ексиклик булунмасы мүмкүндүр; бирок изилдөө бул челишкийи ачыктоомактадыр. Ошондуктан илгили ики SEM сүрөтүнүн режим адлары йазар текшерүүсы олмадан так кабул едилсүт эмүүчүдир.

Максимум йажылма факторү кантип эсептелген?

Дамлажыгын бет үзериндеки ен чоң диаметри д_с,маx, баштапкы диаметри болсо д₀ катары аныкталган. Бойутсууз максимум йажылма факторү:

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

ешитлигийле эсептелген. Мисалы β_маx = 5, дамлажыгын максимум диаметринын баштапкы диаметринын беш катына улаштыгыны ифаде едер.

Максимум йажылма факторү генел катары Weber саныйла арткантыр. Йүзей температурасыйла илишкиси болсо түз сызыктуу эмес; фарклы кайноо режимилерине кечиш себепийле күчтүү толкунланмалар гөстермиштир. Йаклачийки 160 °C живарында өзөкли кайноодан кечиш кайноосына кечилиркен белиргин бир өзгөрим көзленмиштир.

Ен төмөн йажылма маанилери төмөн сыжаклык жана төмөн Wебер сажыларында байкалган. Бүйүк маанилер чогунлукла жогорку Wебер сажылары менен 200–280 °C арасындаки сыжаклыкларда олушмуштур. NaHCO₃ үчүн жогорку сыжаклык жана төмөн Weber санында кайра төмөн йажылма маанилеринин гөрүлмеси, ЖО₂ дестекли буу табакасы жана кайра секирүүйла илишкмененндирилмиштир.

Орталама максимум йажылма кореласйонлары

Изилдөө, орталама максимум йажылма факторүнү Weber саны жана масса концентрациясыйле илишкмененндирмек үчүн генел гүч мыйзамсыны кулланмыштыр:

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

• β_маx,авг: белгилүү сыжаклык аралыгындаки орталама максимум йажылма факторүдүр.
• Wе: Weber саныдыр.
• Ж_м: эритменин масса концентрациясыдир.
• Ж, а жана б: эксперименттик маалыматден елде едмененн уйум коэффициентларыдыр.

Кабаржыклы кайноо менен чачырап секирүү режимлеринин морфологияк катары фарклы олмасы себепийле ики сыжаклык аралыгы үчүн айры багынтылар түзүлгөн.

NaHCO₃ үчүн 160–400 °C аралыгы

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

NaHCO₃ үчүн 110–140 °C аралыгы

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

CaCl₂ үчүн 160–400 °C аралыгы

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

CaCl₂ үчүн 110–140 °C аралыгы

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

Түм Р² маанилеринин 0,97'нин үзеринде олмасы, багынтыларын колдонулган эксперимент нокталарындаки орталама йажылма егилимлерини ийи темсил еттигини көрсөтөт. Бул натыйжа багынтыларын башка тамчы чапларына, фарклы бет малземелерине же эксперимент аралыгы дышындаки сыжаклыклара түздөн-түз уйгуланабмененжеги маанисин билдирбейт.

Кореласйонларда концентрация үссүнүн Weber саны үссүнден дагы чакан олмасы, инжеленен аралыкта йажылма үзеринде урулуу аталетинин концентрацияден дагы баскын экенин көрсөтөт. Ошондой болсо да концентрация, кайноо режиминин түрүнү жана кечиш чек аралардыны күчтүү түрдө өзгөртирмиштир.

Дамлажыгын бетден айрылма мөөнөтси

Изилдөө, Wе = 200 шартунда дамлажыгын бетден айрылма мөөнөтсини τ_д менен ифаде етмиштир. Йүзде 9 NaHCO₃ тамчылары, инжеленен сыжаклык аралыгынын тамамында CaCl₂ жана NaCl тамчылардан дагы узак айрылма мөөнөтлери гөстермиштир.

Авторлар, ЖО₂ кам көрүүындан зенгин газ-буу табакасынын тамчы менен бет арасындаки темасы алсызлаттыгыны, ысы акажыл чарбаыны йавашлаттыгыны жана дамлажыгын бетде дагы узак калмасына себеп экенин белиртмиштир. CaCl₂ жана NaCl кристаллдари болсо йерел суюктуктук-каты темасыны жана кабаржык пайда пайда болушуну гүчлендиререк дамлажыгын дагы ылдам узаклашмасына каткыда булунмуш пайда болушу мүмкүн.

Бу экспериментде түздөн-түз ысы акысы же ысы трансфери коэффициентсы өлчүлмемиштир. Ошондуктан айрылма мөөнөтсинин узамасы, жалгыз өзү белгилүү бир ысы трансфери пайызсине дөнүштүрүлемез.

Метиндеки Reynolds-Weber тутарсызлыгы

Парчаланма меканизмасыны ачыклайан бир жүмледе “yüksek duvar sıcaklığı ve düşük Reynolds sayısı” менен “düşük sıcaklık ve yüksek Reynolds sayısı” ифаделери кулланылмактадыр. Бирок эксперимент тасарымы, бүтүн режим карталары жана илгили графиклер Weber санына боюнча дүзенленмиштир; Рейнолдс саны изилдөө параметрелери арасында маалыматлмемиштир.

Ошондуктан сөз конусуу жүмледе “Reynolds” йерине “Weber” йазылмак истенмиш олмасы мухнегизгидир. Автор текшерүүсы булунмадыгы үчүн макала бул ифадейи сессизже өзгөртирмемекте жана метинсел тутарсызлык катары кайдетмектедир.

Изилдөөнүн күчтүү жактари нелердир?

• Үч фарклы туз эритмесини бир эле эксперимент системи жана бензер урулуу шартларында салыштыруусы.
• 100–400 °C сыяктуу гениш бир бет температурасы аралыгыны инжелемеси.
• Weber саныны 50–400 жана концентрацияи пайыз 3–9 арасында системалык катары өзгөртирмеси.
• Хер эксперимент шартуну ен аз беш кез текрарламасы.
• 10.000 каре/санийелик сүрөттөрле миляисанийе өлчегиндеки режим кечишлерини излемеси.
• Кайноо режими карталарыны урулуу кийинсындаки SEM морфологиялерийле илишкмененндирмеси.
• Максимум йажылма үчүн жогорку Р² маанилерине сахип эмпирикалык багынтылар сунуштамаси.
• NaHCO₃'те газ салымы менен кристалл чөкелмесинин зыт еткмененрини бирликте маанилендирмеси.

Изилдөөнүн чектелгенлыклары нелердир?

• Изилдөө укукем маанилендирмесинден кечмемиш бир препринттир.
• Бир гана тамчы диаметри жана бир гана баштапкы бет пүрүзлүлүгү пайдаланылган.
• Экспериментлер лаборатувар өлчекли жез бет үзеринде герчеклештирилмиштир.
• Ысы акысы, ысы трансфери коэффициентсы же бет согутма энергияси түздөн-түз өлчүлмемиштир.
• ЖО₂ өндүрүш миктары, газ дебиси же газ бмененшими түздөн-түз талдоо едилмемиштир.
• Кристаллер SEM менен гөрүнтүленмиш; бирок киммыйзамл фаз текшерүүсы үчүн XRD же EDS сонужу суунулмамыштыр.
• Гечижи кристалл бетлерин пүрүзлүлүгү тамчы бетдейкен түздөн-түз өлчүлмемиштир.
• Режим чек аралардынын чизиминде колдонулган математиксел сыныфландырма же белгисиздик ыкмаи айрынтылы маалыматлмемиштир.
• Йүзейден айрылма мөөнөтсинин баштапкы жана битиш критери айрынтылы түрдө танымдуулукланмамыштыр.
• Концентрацияин айрылма мөөнөтсине еткиси чектелген саныда салыштырууйла маанилендирилмиштир.
• Сүрөт 8'ин ики “Rebound” этикалыкети метиндеки режим ачыкташыйла челишмектедир.
• Бир жүмледе Рейнолдс жана Wебер сажылары арасында терминоложик тутарсызлык бар.
• Метинде сөзү едмененн тамамлайыжы гөрселлер йүкленен 18 бетлык досйада йер алмамактадыр жана инжеленемемиштир.
• Узун мезгилли кристалл бирикмеси, корозйон, бет бузулуусы же чоклу тамчы еткмененри маанилендирилмемиштир.

Изилдөөнүн дестекледиги натыйжалар

• Туз түрү, тамчы кайноо режиминин сыжаклык-Wебер картасыны белиргин түрдө өзгөртирмектедир.
• Кристал чөкелмеси кайноо учурунда тамчы-бет темасыны жана буу качыш йолларыны өзгөртиребилмектедир.
• Үч туз эритмесинде де борбордук струя пайда пайда болушу көзленмиштир.
• NaHCO₃ булаклы газ салымы кайра секирүү, филм карарлылыгы жана чачырап секирүү зомбулуки үзеринде маанилүү бир роле сахиптир.
• NaHCO₃ жана CaCl₂ концентрацияи кайноо режими кечиш чек аралардыны өзгөртирмектедир.
• Кристал тортусуу морфологияси туз түрүне жана бет температурасына баглы катары өзгөрмектедир.
• Максимум йажылма факторү генел катары Weber саныйла артмактадыр.
• Йүзде 9 NaHCO₃ тамчылары, каршылаштырылан пайыз 9 CaCl₂ жана NaCl тамчылардан дагы узак айрылма мөөнөтлери гөстермиштир.

Изилдөөнүн канытламадыгы натыйжалар

• Белирли бир туз эритмесинин бүтүн спрей согутма системлеринде дагы жогорку согутма маалыматми саглайажагыны далилдебейт.
• Кристал тортуларынын узак вадеде йарарлы же зарарсыз экенин көрсөтпөйт.
• ЖО₂ салым миктары менен режим кечишлери арасында сандык бир газ дебиси багынтысы суунмамактадыр.
• Өнермененн йажылма багынтыларынын фарклы бет, тамчы диаметри жана басынч шартларында кечерли экенин көрсөтпөйт.
• SEM сүрөттөрүндеки түзүмдөрүн киммыйзамл бмененшимини түздөн-түз текшерүүмактадыр.
• Меркезî жет меканизмасынын гана кристалл пүрүзлүлүгүнден булакландыгыны так катары далилдебейт.
• Чоклу тамчы, мөөнөткли пүскүртме же ендүстрийел өлчекте саха башарысы көрсөтпөйт.
• Ысы трансферинде белгилүү бир пайыз өсүш же энергия тасарруфу каныты суунмамактадыр.

Уйгулама жагынан не ифаде етмектедир?

Изилдөөнүн натыйжалары, тузлу суюктуктукларла кызматкер спрей согутма, буулаштырма жана термалдык туздан арындырма системлеринде гана суюктуктукнын кайноо ноктасына бакманын йетерли олмадыгыны көрсөтөт. Тузак кристалллешме шекли, газ үретип үретмемеси жана бетде бырактыгы убактылуу түзүлүш, дамлажыгын сыжак бетле темасыны өзгөртиребилир.

NaHCO₃ өрнеги, газ салымынын хер заман бир эле йөнде етки олуштурмадыгыны көрсөтөт. Орта деңгээлде газ йастыгы дамлажыгы бетден калдырабилиркен ашыры газ салымы филми парчалайарак чачырап секирүүйы артырабилир. Бензер шекилде кристалл бирикмеси кабаржык пайда пайда болушуну гүчлендиребилир; бирок герчек системлерде кирленме жана бет капланмасы сыяктуу олумсууз еткмененр айрыжа бааланышы керек.

Жыйынтыктар тасарым үчүн меканистик ипучлары суунмактадыр; бирок түздөн-түз бир ендүстрийел оптимизасйон речетеси эмес. Ысы акысы өлчөмлери, чоклу тамчы экспериментлери, узак мезгил торту жүрүм-турумы жана фарклы бет малземелерийле текшерүү гереклидир.

Изилдөөнүн Ыкмаи жана Жыйынтыктары

Ана жыйынтыктарын текник өзети

1. Тузлу тамчы жүрүм-турумлары көбүктүү кайноо, кайра секирүү, бөлүнүү, жарым шардык чачырап секирүү, горизонталдык чачырап секирүү жана борбордук струя катары алты режиме бөлүнгөнтыр.
2. Кабаржыклы кайноо үч эритмеде де чогунлукла болжол менен 140 °C'нин астында байкалган.
3. Метиндеки сыныфландырмайа боюнча кайра секирүү гана NaHCO₃ тамчыларда көзленмиштир.
4. Үч эритмеде де төмөн Weber саны жана болжол менен 160 °C живарында ортак бир бөлүнүү бөлгеси жыйынтыкн.
5. NaHCO₃ үчүн Wе = 100–200 жана Т_w &гт; 300 °C шартларында икинжи бир жогорку сыжаклык бөлүнүү бөлгеси белирленмиштир.
6. Йарым глобалдык чачырап секирүү генелликле жогорку Wебер сажыларында жана болжол менен 180 °C'нин астындаки сыжаклыкларда олушмуштур.
7. Меркезî жет үч туз эритмесинде де гөрүлмүш жана кристалл булаклы убактылуу бет түзүмдөрү менен илишкмененндирилмиштир.
8. NaHCO₃ үчүн орта деңгээлде ЖО₂ салымы кайра секирүүйы, ашыры газ салымы болсо чачырап секирүүйы дестеклемиштир.
9. CaCl₂ концентрацияи пайыз 3'е дүштүгүнде борбордук струя гана дар сыжаклык-Wебер пенгрунтелеринде калган.
10. NaHCO₃ тортулары дендритик, ийне жана табака; NaCl тортулары күбик, дүзенсиз жана глобалдык күмелер; CaCl₂ тортулары болсо йогун табака, сейрек парчажык жана кыврылмыш табака бичимлеринде өзгөрмиштир.
11. Максимум йажылма факторү генел катары Weber саныйла йүкселмиш, болжол менен 160 °C'деки режим кечишинде кескин өзгөрим гөстермиштир.
12. Йүзде 9 NaHCO₃ тамчыларын айрылма мөөнөтси пайыз 9 CaCl₂'ден орталама пайыз 20,58 жана пайыз 9 NaCl'ден пайыз 20,03 дагы узак жыйынтыкн.

Ыкмасел жана рапорлама эскертүүлары

Булак жана Ыкма Ноту

Изилдөөнүн там оригиналдуу ады: Ымпажт боилинг дйнамижс оф салине дроплетс: Еффежтс оф жрйсталлизатион анд гас релеасе

Авторларын PDF'деки там сыраламасы: Жхенйу Зханг; Йонгхао Зханг; Йан Луо; Ке Жхен; Тао Лу; Xуе Жхен.

Еш биринчи йазар же тең салым: PDF'де тең биринчи авторлык же тең салым маалыматси белиртилмемиштир.

Сорумлу йазарлар: Ке Жхен жана Xуе Жхен.

Сорумлу йазар е-посталары: жхенке@бужт.еду.жн жана xжхен@бужт.еду.жн.

Мекеме: Сжхоол оф Межханижал анд Ележтрижал Енгинееринг, Беижинг Университй оф Жхемижал Тежхнологй, Беижинг 100029, Жхина.

DOI:10.2139/ссрн.6945143. Бул DOI, SSRN препринт кайдына аиттир.

Йайын платформу: SSRN.

Ресмî изилдөө корреляциясы:https://ssrn.com/abstract=6945143

Йайын жылы: 2026.

SSRN жазуу тарихи: 15 Хазиран 2026.

Дерги: Укукемли бир дергиде йайымланмыш нихаи сүрүм бул инжелеме учурунда такланамамыштыр.

Өзкүн йайыневи: Өзкүн укукемли дерги же йайыневи маалыматси бул препринт сүрүмү аркылуу такланамамыштыр.

Булак түрү: Экспериментсел изилдөө препринти.

Укукемлик абалы: Бул изилдөө бир препринттир жана укукем маанилендирмесинден кечмемиштир. PDF'нин бетларында “This preprint research paper has not been peer reviewed” эскертүүсы бар.

Автор каткылары: Жхенйу Зханг оригиналдуу таслак йазымы, эксперимент жана маалымат дүзкеңдике; Йонгхао Зханг эксперимент; Йан Луо ыкма; Ке Жхен ыкма; Тао Лу данышманлык; Xуе Жхен инжелеме жана дүзкеңдике, данышманлык, ыкма жана концептуалдыклаштырма каткыларыны үстленмиштир.

Финансман: National Natural Science Foundation of China тарафындан 52076009 жана 52176052 нумаралы прожелерле дестекленмиштир.

Чыкар чатышмасы: Авторлар билинен бир мали чыкар же изилдөөйы еткмененйебмененжек адамсел илишки булунмадыгыны бейан етмиштир.

Вери еришими: Вермененрин суроо-талап үзерине сагланажагы белгиленген.

Ичерик хазырлама ыкмаи: Бул Түркче макала йүкленен 18 бетлык PDF'нин метни, эксперимент параметрелери, формүллери, режим карталары, жогорку ылдам камера дизмененри, SEM сүрөттөрү жана натыйжалары инжеленерек хазырланмыштыр. PDF'де булунмайан илимий натыйжалар екленмемиштир. Дыш текшерүү гана йазар сырасы, DOI, SSRN кайды жана йайын тарихи сыяктуу булак кимлиги маалыматлери үчүн пайдаланылган.

Негизги чектелгенлыклар: Укукемлик булунмамасы; гана тек тамчы жана жез бет экспериментлеринин түзүлүшлмасы; түздөн-түз ысы акысы жана газ дебиси өлчүлмемеси; кристалл кимйасынын фаз талдооийле такланмамасы; чоклу тамчы жана узак мезгил торту жүрүм-турумынын инжеленмемеси; ики шекил этикалыкети менен бир өлчөмсууз саны ифадесиндеки ич тутарсызлык; тамамлайыжы досйаларын йүкленен PDF'де булунмамасы.

Бул изилдөө укукем маанилендирмесинден кечмемиш бир препринттир. Жыйынтыктар, контроллү лаборатувар шартларындаки тек тамчы экспериментлерийле чектелгендыр жана түздөн-түз ендүстрийел согутма башарысы же ысы трансфери гарантиси катары йорумланмамалыдыр.