Математическая модель эволюции аэрозоля с учетом испарения и коагуляции капель

Аннотация

Для решения задачи очистки и дезинфекции воздуха и поверхностей помещений с использованием аэрозолей необходимо понимать закономерности их эволюции. Наиболее перспективны мелкодисперсные аэрозоли с большой удельной поверхностью частиц. Предложена математическая модель распространения аэрозоля с каплями размером до 100 мкм в воздухе помещений. При этом учтены процессы испарения, диффузии, коагуляции капель, осаждения под действием силы тяжести и на стенках. Получены аналитические выражения для оценки массы капель, их размеров и концентрации в воздухе и на поверхностях в зависимости от времени. Проведено параметрическое исследование модели для оценки степени влияния условий распыления и физико-химических свойств жидкости. Введено выражение для коэффициента скорости осаждения частиц, зависящего от их размера нелинейно, определен критический диаметр, при котором осаждение минимально, а частицы дольше остаются в воздухе. Исследовано испарение частиц и его зависимость от влажности. Разработаны аналитические выражения для изменения массы аэрозоля во времени для импульсных и непрерывных источников. Экспериментально определены свободные параметры модели. Результаты работы могут быть полезны для развития методов аэрозольной очистки и дезинфекции, оптимизации таких методов относительно размеров частиц в заданных условиях распыления.