Formation of droplets in rapid expansions: Between unary, binary, and heterogeneous paths.
Project goals
Rapid adiabatic expansion accompanied by formation of mist occurs in various areas of technology, such as steam turbines or compressed gas systems. The proposed research aims at intermediate cases between unary and binary paths, and between homogeneous and heterogeneous paths, both because of the lack of fundamental understanding and the relevance in technology. Setups based on adiabatic expansion will be used to study unary/binary nucleation in vapor–gas mixtures and homogeneous/heterogeneous nucleation in mixtures containing heterogeneous nuclei. Nucleation kinetics in expanding vapor–gas systems will be simulated by molecular dynamics both with traditional pairwise-additive and advanced polarizable force fields, and compared with a solution of birth-and-death equations for cluster distributions. The results of experiment and simulation will be used to improve the understanding of the more complex cases of droplet formation, and to develop corrections to the classical nucleation theory.
Keywords
droplet formationhomogeneous nucleationheterogeneous nucleationexpansion chambermolecular dynamicsclassical nucleation theory
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202200004
Main participants
Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
22-28869S
Alternative language
Project name in Czech
Vznik kapek při rychlých expanzích: přechodné případy mezi unární, binární a hetorogenní cestou
Annotation in Czech
Rychlé adiabatické expanze spojené se vznikem mlhy se vyskytují v různých technických oborech, např. v parních turbínách nebo v systémech pracujících se stlačenými plyny. Navržený výzkum je zaměřen na přechodné případy unární/binární nukleace a homogenní/heterogenní nukleace, a to jak kvůli nedostatečnému základnímu porozumění těmto procesům, tak kvůli jejich technickému významu. Experimentální zařízení využívající adiabatickou expanzi budou použita pro studium homogenní a heterogenní nukleace ve směsích plynů a par obsahujících heterogenní jádra. Kinetika nukleace v expandujícím systému bude simulována pomocí molekulární dynamiky s tradičními párově aditivními i pokročilými polarizovatelnými silovými poli. Tyto výpočty budou porovnány s řešením diferenciálních rovnic popisujících vývoj rozdělení velikostí klastrů. Výsledky experimentů a simulací budou využity pro získání základních poznatků o složitějších případech vzniku kapek a pro vývoj korekcí klasické nukleační teorie.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2022
Realization period - end
Dec 31, 2024
Project status
—
Latest support payment
Feb 29, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Mar 12, 2025
Finance
Total approved costs
8,375 thou. CZK
Public financial support
8,135 thou. CZK
Other public sources
201 thou. CZK
Non public and foreign sources
39 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
8 375 CZK thou.
Public support
8 135 CZK thou.
97%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Thermodynamics
Solution period
01. 01. 2022 - 31. 12. 2024