Исследование реактивного усилия при истечении метастабильной жидкости

• Автор: Виноградов, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 84 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТАСТАБИЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ЖИДКОСТИ

1.1 Условия термодинамического равновесия в двухфазной среде.

Граница термодинамической устойчивости однородной фазы.

1.2 Равновесие на искривлнной поверхности раздела фаз.

Гомогенное и гетерогенное зародышеобразование.

1.3 Ударный режим вскипания жидкости

1.4 Перегрев жидкости в адиабатном потоке.

1.5 Адиабатическое истечение жидкости через насадки.

Гидродинамическое описание процесса истечения.
1.6 Термодинамика потока.
1.7 Модели парожидкостных потоков.
2. РЕАКТИВНОЕ УСИЛИЕ В РЕЖИМАХ ИСТЕЧЕНИЯ МЕТЛСТАБИЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ.
2.1 Экспериментальные исследования реакции струи
2.1.1 Описание стенда для исследования реактивного усилия
при истечении метастабильной жидкости
2.1.2 Методика проведения эксперимента
2.2 Реакция струи при истечении через короткие цилиндрические каналы
2.2.1 Истечение с гетерогенным механизмом парообразования.
2.2.2 Истечение с гомогенным механизмом парообразования.
2.2.3 Определение расчетных зависимостей
2.3 Реакция струи при истечении через канал
с расширением на выходе
3. КРИТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ИСТЕЧЕНИЯ ВСКИПАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА В РЕЖИМАХ МЕТАСТАБИЛЬНОГО ИСТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ
5. ОБОБЩЕНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА РЕАКТИВНОГО УСИЛИЯ МЕТАСТАБИЛЬНЫХ ПОТОКОВ НА РАЗЛИЧНЫЕ НЬЮТОНОВСКИЕ ЖИДКОСТИ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Однако особенности истечения метастабильной жидкости через относительно короткие каналы хуже поддаются расчетному анализу. В первую очередь это связано с тем, что в газодинамике двухфазных систем отсутствует надежная методика расчета кинетики парообразования, определяющая истинное объемное паросодержание в критическом сечении, и, в конце концов, критический расход теплоносителя. Причем, до последнего времени не были выяснены физические закономерности, объясняющие зародышеобразование паровой фазы в потоке метастабильной жидкости, что приводило к тому, что момент наступления критического режима выбирался произвольно, без необходимого аналитического обоснования. В области истечения горячей воды опытные данные, особенно в зависимости от геометрии канала, либо просто отсутствуют, либо исследованиями охвачен весьма ограниченный диапазон начальных параметров. Практически единственными данными по истечению горячей воды с Р0 > МПа и пароводяной смеси с Р0 > 6 МПа являются данные представленные в монографии /1/. В ВТИ были проведены экспериментальные исследования по определению стационарных удельных расходов, а также измерения реактивных усилий горячей воды и пароводяной смеси в следующих диапазонах начальных параметров: Р0 = 3-К МПа, То = 0 +3К, Хо = 0 -И. Исследовалось истечение из относительно коротких каналов. Их длина не превышала калибров при диаметре от 0,5 до 6 мм, когда можно не учитывать диссипативные потери по длине канала. Исследование метастабильных потоков воды с точки зрения кинетики спонтанного зародышеобразования, по сути дела, используется впервые. Ро> МПа и То >1° . При меньших параметрах вскипание перегретой жидкости (воды) происходит на гетерогенных или гомогенных, инициированных центрах зародышеобразования. Принципиальное отличие метода расчета расходных характеристик метастабильных потоков с применением теории гомогенной нуклеации от традиционного газодинамического подхода к решению этой задачи заключается в том, что за определяющее сечение берется сечение, в котором поток достигает максимально достижимого перегрева или степени метастабильности. Как правило, такое сечение располагается внутри канала вблизи входа. Это сечение рассматривается как основное и решающее с точки зрения кинетики спонтанного зародышеобразования. С применением такого подхода удается рассчитать объемное паросодержание в любом сечении канала, включая и критическое. В известной степени это позволяет более надежно использовать и газодинамические методики расчета критических потоков, поскольку определяется момент наступления критического режима. Однако сам по себе разработанный метод определения расходных характеристик горячей воды позволяет ( используя сечение максимальной степени метастабильности ), с хорошей точностью получать необходимые результаты. Разработанный метод позволил объяснить физическую сущность процессов истечения горячей и насыщенной воды, и пароводяной смеси в широком диапазоне начальных параметров. Практически он охватывает весь исследованный диапазон, включая и закритические параметры воды и всю область пароводяной смеси, вплоть до критической точки. Значительно прояснился вопрос о влиянии геометрии канала, его протяженности, диаметра и конфигурации. Естественно, что исследований процессов истечения вблизи левой (жидкостной) пограничной кривой проведено значительно меньше, чем аналогичных процессов вблизи правой (паровой) пограничной кривой. Не накоплен еще тот объем экспериментального материала, которым обладают специалисты, занимающиеся истечениями пара или пароводяной смеси с большой степенью сухости. Поэтому количественные закономерности, которые получены по истечениям переохлажденного пара, практически охватывают любые геометрии каналов. Однако при этом явно недостаточно экспериментального материала при высоких начальных давлениях, а именно в этой области следует ожидать интенсивной спонтанной конденсации на флуктуационных центрах. Экспериментальным и теоретическим исследованиям метастабильных потоков жидкостей в литературе уделено явно недостаточно внимания.