Особенности тепловых процессов при кипении диэлектрических жидкостей в неоднородном электрическом поле

• Автор: Еронин, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЛ
ВВЕДЕНИЕ
1. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ЗАРОДЫШЕОБРАЗОВАНИЕ И
ТЕПЛООБМЕН ПРИ КИПЕНИИ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Влияние электрического поля на зародышеобразование в диэлектрической жидкости
1.2. Влияние электрического поля на теплообмен при кипении диэлектрической жидкости
1.2.1. Влияние электрического поля на свойства
1.2.2. Влияние электрического поля на конвективный теплообмен
1.2.3. Влияние электрического поля на теплообмен при пузырьковом кипении
2. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ЗАРОДЫШЕОБРАЗОВАНИЕ И
ТЕПЛООБМЕН ПРИ КИПЕНИИ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ. ТЕОРИЯ
2.1. Условия равновесие фаз двух диэлектрических сред в присутствии внешнего электрического поля
2.1.1. Условия равновесия однофазной системы во внешнем поле
2.1.2. Условия равновесия двухфазной системы во внешнем поле
2.1.3. Условия на границе раздела фаз двух диэлектрических сред в присутствии электрического поля
2.2. Силы электрической природы в диэлектрической среде
2.2.1. Влияние электрического поля на конвективный теплообмен
2.2.2. Поверхностные электрические силы на границе жидкость
2.2.3. Силы, действующие на пузыри пара в жидкости
2.3. Расчет времени роста и отрывных диаметров пузырей в поле
2.3.1. Отрывной радиус в отсутствие поля
2.3.2. Расчет в однородном электрическом поле
2.3.3. Расчет в неоднородном электрическом поле для полевой ловушки
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ЗАРОДЫШЕОБРАЗОВАНИЕ И ЛОКАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
3.1. Экспериментальная установка
3.2. Рабочий участок для исследования локального теплообмена
3.3. Результаты экспериментов
3.3.1. Однородное электрическое поле - гладкая горизонтальная поверхность

3.3.2. Неоднородное электрическое поле - горизонтальная поверхность со штырьком
3.3.3. Влияние высоты штырька
3.3.4. Исследование локального теплообмена на поверхности с гофром
3.4. Механизм попадания зародышевых пузырей в полевую ловушку
3.5. Обсуждение результатов экспериментов
4. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА СРЕДНИЙ ТЕПЛООБМЕН ПРИ КИПЕНИИ
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ
4.1. Рабочий участок для исследования среднего теплообмена
4.2 Исследование теплообмена на поверхностях с треугольными ребрами
4.2.1 Неравносторонние треугольные ребра
4.2.3 Равносторонние треугольные ребра
4.3. Исследование теплообмена на поверхностях с прямоугольными ребрами
4.4. Визуальное наблюдение процесса кипения в электрическом поле
4.5. Обсуждение результатов экспериментов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1: ПРОГРАММА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАНИЙ ТЕРМОПАР
ПРИЛОЖЕНИЕ 2: ТАБЛИЦЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
А - работа образования зародыша, Дж;
О - диаметр , м;
Е - напряженность электрического поля, В/м;
С - сила, Н;
Я - расстояние от вершины ребра до электрода, м;
£ - расстояние между обогреваемой поверхностью и электродом, м;
Р - давление, Па;
Я - радиус , м;
Т - температура, К;
и - напряжение, В;
V - объем, м3;
f - удельная сила, Н/м3;
к - высота неоднородности на обогреваемой поверхности, м;
Ч - плотность теплового потока, Вт/м2;
V - удельный объем, м3/кг;
£ - относительная диэлектрическая проницаемость;
£о - электрическая постоянная, Ф/м;
М - химический потенциал, Дж/кг;
Р - плотность, кг/м3;
а - поверхностное натяжение, Н/м;
&е - электрическая проводимость, См/м;
Те - время релаксации электрического заряда, с.

ВЛИЯНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ПОЛЯ

ЗАРОДЫШЕОБРАЗОВАНИЕ И ТЕПЛООБМЕН ПРИ КИПЕНИИ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ. ТЕОРИЯ
2.1. Условия равновесие фаз двух диэлектрических сред в присутствии внешнего электрического ПОЛЯ
2.1.1. Условия равновесия однофазной системы во внешнем поле.
Термодинамика фазовых превращений жидкость-пар при воздействии внешних полей рассмотрена в работах [1-4]. Условия равновесия однофазной системы в поле потенциальной внешней силы можно получить из условия минимума полного термодинамического потенциала системы [4]. Рассмотрим функционал
связанный с полным термодинамическим потенциалом системы соотношением Т/=Ф-Яш, где т — масса системы, <р(г) -— потенциал массовой плотности внешней силы
где V = 1 / р — удельный объем. Благодаря потенциальности поля внешней силы, интеграл в (1.2) не зависит от формы пути интегрирования. Изменение химического потенциала вещества вызвано работой внешнего поля, рассчитанной на единицу массы вещества.
Функционал имеет минимум в состоянии равновесия, если его первая вариация равна нулю. Если 8 г есть произвольное смещение элемента объема вещества, то первая вариация (2.1) будет равна нулю, когда
(2.1)

(2.2)
(2.3)