مطالعه تجربی و تحلیلی دینامیک تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطوح مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این تحقیق، دینامیک تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطوح با پسماند زاویه تماس مختلف، به صورت تجربی و تحلیلی مورد بررسی قرار می گیرد. تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطوح، عموماً در سه مرحله صورت می گیرد: مرحله سطح تماس ثابت، مرحله زاویه تماس ثابت و مرحله ترکیب که در آن سطح تماس و زاویه تماس توامان کاهش می‌یابد. حل معادله حاکم بر نرخ تبخیر قطره به دلیل نامعلوم بودن وابستگی زاویه تماس دینامیکی و شعاع تماس به زمان در طی تبخیر قطره، دشوار است. مشاهدات تجربی انجام شده در این تحقیق نشان می دهد که سطوح با پسماند بالا در بیشتر زمان تبخیر در مرحله سطح تماس ثابت قرار می گیرند و این در حالی است که قطره بر روی سطوح با پسماند پایین، در بیشتر مدت زمان تبخیر، فرآیند زاویه تماس ثابت را تجربه می کند. در ادامه مقاله، از این نتیجه استفاده شده و فرض می شود که کل فرآیند تبخیر بر روی سطوح با پسماند بالا و پایین در یک مرحله غالب صورت می گیرد و با استفاده از این فرض، معادله حاکم بر تبخیر قطره بر روی سطوح با پسماند بالا و پایین جداگانه و به صورت تحلیلی حل می گردد. هماهنگی بالایی بین نتایج به دست آمده از این تحلیل تئوری با داده های تجربی مشاهده می شود که اعتبار مدل تحلیلی پیشنهادی را تأیید می کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental and Theoretical Study of the Dynamics of Surface Evaporation of Water Droplets on Different Surfaces

نویسندگان [English]

  • Amir Karimdoost-Yasuri
  • Mohammad Passandideh-Fard
چکیده [English]

In this paper, the dynamics of evaporation of water droplets on surfaces with different contact angle hysteresis is studied experimentally and theoretically. The evaporation of water droplets on surfaces usually occurs in three distinct stages, namely the constant contact area mode, followed by the constant contact angle mode, and the mixed mode in which both contact angle and contact area are decreased. Due to the unknown nature of the time dependency of both the dynamic contact angle and contact radius, solving the governing equations for the evaporation rate of a droplet is complicated. The experimental observations performed in this study for the evaporation of sessile droplets on different solid substrates under various conditions shows that the surfaces with a high contact angle hysteresis remain more in the constant contact area mode. On the other hand, the surfaces with a low contact angle hysteresis remain more in the constant contact angle mode. Based on these observations, it is assumed that the entire process of evaporation on surfaces with high and low contact angle hysteresis occur in a dominated mode. Next, based on this assumption, the governing equation for the droplet evaporation for both surfaces is solved separately using a theoretical model. A good agreement is observed between the results of the theoretical analysis with those of the experiments; this confirms the validity of the proposed theoretical model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • droplet evaporation
  • contact angle hysteresis
  • water droplet
  • evaporation modes
CAPTCHA Image