Динамика вскипания в струях перегретых жидкостей при истечении через короткий щелевой канал

• Автор: Бусов, Константин Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 104 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Аналитический обзор

1.1. Фазовые состояния. Термодинамическая устойчивость

1.2. Зарождение пузырька в перегретой жидкости. Частота флуктуационного зародышеобразования. Взрывное вкипание

1.3. Критическое состояние. Закон соответственных состояний

1.4. Формы струй вскипающих жидкостей при истечении через короткий цилиндрический канал

1.5. Реактивная отдача струй перегретых жидкостей

1.6. Результаты исследований расходных и тяговых характеристик

струй перегретых жидкостей

1.7. Неравновесные фазовые переходы. 1//"- шум
1.8. Цели и задачи исследований в данной работе
ГЛАВА 2. Экспериментальная установка для изучения характеристик
плоских струй вскипающих жидкостей при истечении в атмосферу
2.1. Гидравлическая система установки
2.2. Схема подвески рабочей камеры
2.3. Схема градуировки датчика реактивной силы
2.4. Схема измерения флуктуаций
2.5. Методика проведения опытов
2.6. Погрешность результатов измерений
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование форм плоских струй вскипающих
жидкостей
3.1. Опыты с перегретой водой при использовании диффузорного прижимного фланца
3.2. Опыты с перегретым этанолом при использовании диффузорного прижимного фланца
3.3. Опыты с перегретым 50% водным раствором этанола при использовании диффузорного прижимного фланца
3.4. Опыты с фланцем, обеспечивающим истечение свободных струй.
3.5. Опыты с прилегающими плоскостями
ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование реактивной силы струи
вскипающих жидкостей при истечении через щелевой канал
4.1. Реактивная сила плоских струй при истечении с линии
насыщения
4.2. Реактивная тяга плоских струй вскипающих жидкостей при постоянном начальном давлении
ГЛАВА 5. Флуктуационные процессы в потоке вскипающей плоской струи..
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
Внимание, уделяемое изучению вскипающих струй жидкостей, объясняется их большим значением для самых разнообразных отраслей техники. Двухфазные течения играют существенную, а зачастую, определяющую роль для интенсификации рабочего процесса или высокой его экономичности. Актуальность таких исследований связана с решением проблем безопасности энергетического оборудования при аварийной разгерметизации контура теплоносителя. На последствия аварии с локальной разгерметизацией трубопровода (сосуда) высокого давления влияют различные факторы, например, расход теплоносителя, форма струи и ее динамическая реакция на элементы конструкции. Использование предельных и критических тепловых нагрузок в современном энергетическом оборудовании приводит к тому, что при разгерметизации сосуда высокого давления жидкие теплоносители оказываются в неравновесном или метастабильном состояниях с пониженной устойчивостью. В сильно перегретой жидкости фазовое превращение может происходить по механизму взрывного вскипания [1], которое сопровождается выделением значительного количества энергии, что может приводить к гидравлическим ударам и нарушению технологических режимов. Актуальной задачей является установление закономерностей и характеристик интенсивного вскипания в перегретой жидкости при глубоких заходах в область метастабильных фазовых состояний в условиях мощного тепловыделения, приводящего к паровому взрыву. Быстрый сброс давления в сосудах с горячей жидкостью используется как высокоэффективный способ для мелкодисперсного распыления различных веществ и топлив [2]. Взрывное вскипание нашло эффективное практическое применение в новой технике пожаротушения [3].
Экспериментальные исследования быстрой разгерметизации с парообразованием жидкости применительно к задачам описания разрыва

Так как реактивная отдача связана с массовым расходом линейной зависимостью, то следовало бы ожидать, что кризисные явления в ее поведении будут происходить при тех же условиях (Г > 0.90 Го). Однако, как видно из рисунка 1.10 резкое уменьшение (кризис) реактивной силы может проявиться гораздо раньше.

Рисунок 1.9 - Относительный расход при истечении жидкости через короткий цилиндрический канал в зависимости от степени перегрева. Пунктирная линия -гидравлический расчет.
Это связано с изменением формы струи. Как упоминалось выше, вид струи зависит от внешних геометрических условий. При использовании внешней поверхности за выходным срезом короткого цилиндрического канала, геометрия которого показана на рисунке 1.66., наблюдался полный развал двухфазной струи