ИСТИНА

Расширение газа в область низкого давления широко используется в различных экспериментальных методиках, например, для охлаждения веществ в химических реакциях и производства наночастиц. Газ подается из камеры с давлением порядка 1 бар и комнатной температурой в область низкого давления (порядка 1 мбар) через отверстие или сопло Лаваля. При использовании аргона в результате расширения и охлаждения он оказывается в состоянии пересыщеного пара и начинает конденсироваться. Целью настоящей работы является исследование термодинамических свойств газовой фазы, а также оценка минимальной температуры, которая может быть достигнута при заданном перепаде давлений. Изучается квазиодномерное стационарное течение невязкого газа с учетом высвобождения скрытой теплоты конденсации. Для описания сконденсировавшегося вещества решается уравнение Беккера-Деринга, которое позволяет восстановить функцию распределения сконденсировавшихся кластеров по размерам. Показано, что до определенного момента течение газа хорошо описывается уравнениями движения чистого газа, однако затем в сравнительно узкой области наблюдается конденсация, после которой параметры газа приходят к кривой равновесия жидкость-газ. Результаты расчетов сравниваются с данными физических экспериментов. Обнаружено хорошее согласие относительно параметров точки начала конденсации.