Supercritical transition mechanism of immiscible ethanol/hexadecane droplets

超临界流体 热力学 十六烷 相图 混合(物理) 临界点(数学) 化学工程 化学物理 相(物质) 化学 物理 有机化学 数学 量子力学 工程类 数学分析
作者
Zhanyuan Wang,Wanhui Zhao,Lei Zhou,Gequn Shu,Haiqiao Wei
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:34 (9) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0109638
摘要

Although the properties of supercritical fluids have been significantly focused on, few studies have focused on the transition process of multicomponent fluids from the subcritical to supercritical state. Herein, the trans-critical behavior of an immiscible binary ethanol/hexadecane (EtOH/C16) droplet under supercritical nitrogen environments is analyzed for the first time using molecular dynamics. The ambient pressure (p) and ambient temperature (T) of the droplets exceed the critical conditions for both EtOH and C16. Moreover, trans-critical EtOH/C16 droplets undergo a two-stage bulging-to-shrinking process. Liquid fraction λ is introduced to quantify the structural characteristics of trans-critical fluids. Fluids inside the droplet are shown to transform from the vapor to liquid phase, signified by the increase in λ with p. Three droplet evolution types are classified based on p: micro-explosion, puffing, and mixing types. The occurrence of each trans-critical droplet evolution type is determined by the competition between the subcritical gasification of EtOH and the supercritical pseudo-boiling of C16. The supercritical transition of C16 can be detected under each condition, while that of EtOH only occurs for the mixing-type droplet evolution. Furthermore, a p–T diagram is provided to analyze the combined effect of T and p on the trans-critical droplet evolution types.
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