Modelado Semi-Analítico de Películas delgadas de Ley de Potencia Evaporantes en Microcanales Inclinados
Autores: Nakara, Husain Mustafa; Chakraborty, Nilanjan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Modelado Semi-Analítico de Películas delgadas de Ley de Potencia Evaporantes en Microcanales Inclinados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Evaporación
Reología de ley de potencia
Grosor de película
Comportamiento de secado
Número de Nusselt
Tensión superficial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se investiga la evaporación de una delgada película líquida representativa de la reología de ley de potencia que fluye a lo largo de la pared de un canal inclinado bajo la influencia combinada de la gravedad y la tensión superficial, utilizando un marco de modelado semi-analítico. Se examina la evolución del grosor de la película, las características de transferencia de calor y el comportamiento de secado como funciones del exponente de la ley de potencia, el número de Weber y el grosor de la película de entrada. Los resultados muestran que una disminución en el exponente de la ley de potencia conduce a una reducción más lenta en el grosor de la película, resultando en un aumento significativo en la longitud de secado para un valor fijo de consistencia. Este comportamiento se atribuye a la gran viscosidad efectiva que se desarrolla cerca de la superficie libre para fluidos de adelgazamiento por cizallamiento, en contraste con la viscosidad superficial negligible observada para fluidos de engrosamiento por cizallamiento. El número de Nusselt local aumenta gradualmente a lo largo de la dirección del flujo, seguido de un aumento terminal abrupto que marca el inicio del secado. El número medio de Nusselt disminuye con el aumento del exponente de la ley de potencia, lo cual es consistente con la variación de la longitud de secado con el exponente de la ley de potencia. Se encuentra que la longitud de secado es en gran medida insensible a la tensión superficial para un grosor de película de entrada normalizado fijo, mientras que exhibe una dependencia aproximadamente lineal en el grosor de la película de entrada que es casi independiente del índice de la ley de potencia. En general, el estudio establece una jerarquía de parámetros de control para películas de ley de potencia en evaporación en microcanales inclinados, demostrando que el grosor de la película de entrada gobierna principalmente la ubicación del secado, mientras que la reología y la tensión superficial ejercen influencias secundarias dentro de los rangos de parámetros considerados.
Descripción
Se investiga la evaporación de una delgada película líquida representativa de la reología de ley de potencia que fluye a lo largo de la pared de un canal inclinado bajo la influencia combinada de la gravedad y la tensión superficial, utilizando un marco de modelado semi-analítico. Se examina la evolución del grosor de la película, las características de transferencia de calor y el comportamiento de secado como funciones del exponente de la ley de potencia, el número de Weber y el grosor de la película de entrada. Los resultados muestran que una disminución en el exponente de la ley de potencia conduce a una reducción más lenta en el grosor de la película, resultando en un aumento significativo en la longitud de secado para un valor fijo de consistencia. Este comportamiento se atribuye a la gran viscosidad efectiva que se desarrolla cerca de la superficie libre para fluidos de adelgazamiento por cizallamiento, en contraste con la viscosidad superficial negligible observada para fluidos de engrosamiento por cizallamiento. El número de Nusselt local aumenta gradualmente a lo largo de la dirección del flujo, seguido de un aumento terminal abrupto que marca el inicio del secado. El número medio de Nusselt disminuye con el aumento del exponente de la ley de potencia, lo cual es consistente con la variación de la longitud de secado con el exponente de la ley de potencia. Se encuentra que la longitud de secado es en gran medida insensible a la tensión superficial para un grosor de película de entrada normalizado fijo, mientras que exhibe una dependencia aproximadamente lineal en el grosor de la película de entrada que es casi independiente del índice de la ley de potencia. En general, el estudio establece una jerarquía de parámetros de control para películas de ley de potencia en evaporación en microcanales inclinados, demostrando que el grosor de la película de entrada gobierna principalmente la ubicación del secado, mientras que la reología y la tensión superficial ejercen influencias secundarias dentro de los rangos de parámetros considerados.