Экспериментальное исследование вскипания недогретой воды на перегретых поверхностях

• Автор: Белов, Кирилл Иванович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Современное состояние вопроса

1.1. Физические модели фрагментации капли при кризисе плёночного кипения

1.2. Обзор экспериментальных исследований

1.2.1. Экспериментальные установки

1.2.2. Описание результатов экспериментальных исследований

Результаты визуальных наблюдений

Исследование размеров и формы осколков

при фрагментации капель

Результаты исследований температурных характеристик

Влияние состояния поверхности нагрева и физических свойств
охладителя
Результаты исследования импульсов давления и размеров паровой полости
1.3. Выводы и постановка задачи исследований
Глава 2. Экспериментальные установки и методика измерений
2.1. Описание экспериментальных установок
2.2. Методика исследований и измерительная аппаратура
2.3. Методические и инструментальные особенности при измерении параметров исследуемого процесса
2.3.1. Методические особенности при измерении давления
2.3.2. Методические погрешности при измерении температуры
2.3.3. Методические погрешности при измерении параметров контакта
2.3.4. Инструментальная (приборная) погрешность измерений

2.4. Выводы
Глава 3. Результаты экспериментальных исследований
3.1. Введение
3.2 Результаты экспериментов с жидким оловом
3.3. Результаты экспериментов с твёрдыми металлическими образцами полусферической формы
3.3.1. Визуальные наблюдения и видеосъемка. Общая картина процесса
3.3.2. Температурные исследования
3.3.3. Оценка параметров колебаний паровой пленки
3.3.4. Влияние растворенных газов и посторонних включений в охладителе
3.3.5. Характеристики импульсов давления
3.3.6. Характеристики контакта охладителя с нагретой поверхностью
3.4. Выводы
Глава 4. Анализ и интерпретация полученных результатов
4.1. Анализ результатов температурных измерений
4.1.1.Температурная область устойчивого существования паровой пленки при кипении недогретой жидкости
4.1.2. Численные оценки некоторых тепловых параметров
4.2. Связь между пульсациями давления и изменением объема паровой полости
4.3. Качественная схема протекания процесса соприкосновения охладителя с горячей поверхностью при спонтанном сходе паровой пленки
4.4. Выводы
Выводы
Литература
Автор выражает искреннюю благодарность коллективу лаборатории 2.1.2 ИФТПЭ, в особенности:
Оксману Александру Абрамовичу Григорьеву Виталию Сидоровичу Игумнову Валерию Сергеевичу Жилину Вячеславу Гавриловичу Вавилову Сергею Николаевичу Теплякову Игорю Олеговичу Цветкову Виктору Яковлевичу Кубрикову К. Г.
а так же сотрудникам кафедры ИТФ МЭИ(ТУ) Свиридову Евгению Валентиновичу и Листратову Ярославу Игоревичу
за помощь в подготовке и проведении экспериментов и оказанную помощь в обсуждении полученных результатов!
контролировались температура охлаждающей жидкости и начальная температура горячего тела. В некоторых опытах исследовались характеристики паровой пленки. Остановимся более подробно на результатах этих исследований.
1.2.2. Описание результатов экспериментальных исследований
Результаты визуальных наблюдений
Наиболее полно результаты визуальных наблюдений процесса фрагментации горячих медных капель при их погружении в воду представлены в работах Зыжковского (гузхкоу/зкт) [29, 30, 75, 76], а также исследованиях, проведенных в лабораториях США [64], Швеции [65, 66] и Японии [68].
При описании фрагментации раскаленной медной капли, падающей в холодную воду, в; работах [29, 30, 75, 76] выделяются три следующих сценария развития процесса:
1. Спокойное падение в объёме холодной жидкости и нормальный (без взрывов и фрагментации) процесс кипения воды на капле на дне сосуда.
2. Паровой взрыв (процесс, сопровождающийся импульсом давления и мелкодисперсной фрагментацией капли) при падении капли в холодной жидкости или на дне сосуда.
3. Особые сценарии, при которых падающие капли превращаются либо в тело с игольчатой поверхностью (что вызвано выбросом жидкометаллических струй из основной массы металла), либо в образование грибообразной пустотелой формы.
Процесс охлаждения капли, сопровождавшийся спокойным сходом паровой пленки, длился в разных опытах от 2 до 20 секунд. Время свободного падения капли в воде составляло ~20 мс. Наличие воздуха (или газ), который капля расплава захватывала при соприкосновении с водной поверхностью, способствовало установлению пленочного режима кипения.