Запропонована математична модель, яка враховує інерційну та термодинамічну складові осциляції бульбашок, теплообмінні процеси у рідині, теплообмін на границі бульбашки. Проведено дослідження динамічних характеристик газопарових бульбашок різних розмірів. Після виконаних розрахунків побудовано графіки зміни розміру бульбашки, її температури, швидкості руху, тиску парогазового середовища всередині бульбашки в часі. Встановлено, що кожен розмір бульбашок має свою частоту осциляцій. Розраховано швидкість гідратоутворення і встановлено, що вона набуває максимальних значень під час розігріву газового середовища всередині бульбашки. Поступово у в’язкій рідині осциляції затухають і процес гідратоутворення підтримується за рахунок відведення теплоти у зовнішні шари рідини. За термодинамічними характеристиками поверхні контакту рідкої та газоподібної фаз визначено кількість утвореного газового гідрату. Результати досліджень можуть
застосовуватися для оптимізації різноманітних технологічних процесів, пов’язаних з кипінням, спученням матеріалів, утворенням газових гідратів та кавітацією у рідині.
Ключові слова: Математична модель; Бульбашка; Теплообмін; Газовий гідрат; Тиск; Температура.
A mathematical model that takes into consideration the inertial and thermodynamic components of bubbles oscillations, heat exchange processes in liquid, heat transfer on the boundary bubbles is proposed. Research of the gas-steam bubbles dynamic characteristics in various sizes has been carried out. After the performance of calculations graphs of the bubbles size change, its temperature, movement rate, steam environment pressure inside the bubble in time were built. It is established that each bubble size has its own oscillation frequency. The rate of hydrate formation has been calculated
and it was established that it had maximum value during the heating of gas medium inside the bubbles. Gradually,in a viscous medium, the oscillations are damped and the hydrate formation process is maintained due to the removal of heat to the outer layers of the liquid. Based on the thermodynamic parameters of the contact surface of the liquid and
gaseous phases, the amount of gas hydrate formed is determined. The results of the research can be used to optimize various technological processes associated with boiling, swelling of materials, formation of gas hydrates and cavitation in a liquid.
Key words: Mathematical Model; Bubble; Heat Exchange; Gas Hydrate; Pressure; Temperature.
