Решение задачи о внутрипоровом течении и определение предельных тепловых потоков при парообразовании на поверхности с капиллярнопористым покрытием

• Автор: Куликов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 199 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
АННОТАЦИЯ.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ..

введение.7.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА.

1.1. Образование пара внутри капиллярнопористого покрытия и структура парового потока

1.2. Закономерности течения в пористых средах.

1.3. Гидродинамические модели процесса.

1.4. Кризис теплообмена при парообразовании на

поверхности с капиллярнопористым покрытием

2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ПАРООБРАЗОВАНИЯ НА ЗАТОПЛЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ С КАПИЛЛЯРНОПОРИСТЫМ ПОКРЫТИЕМ
2.1. Решение системы уравнений, описывающей течение
пара и жидкости в капиллярнопористом покрытии.А
2.2. Предельный тепловой поток
2.3. К вопросу о запаривании внешней границы капиллярнопористого покрытияАЛ.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАПИЛЛЯРНОПОРИСТЫХ ТЕЛ .
3.1. Экспериментальная установка для определения функции распределения пор по радиусу К и эффективной пористости л .
3.2. Методика проведения эксперимента и обработки опытных данных при определении функции Экспериментальные результаты
3.3. Методика проведения эксперимента по определению эффективной пористости П и
опытные результаты.
3.4. Экспериментальная установка для определения проницаемости К и коэффициента инерционного сопротивления капиллярнопориотых телА
Стр.
3.5. Методика проведения эксперимента и
обработки опытных данных при определении проницаемости К и коэффициента инерционного сопротивления . Экспериментальные результатыЯ.
4. ЭКСПЕГШЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА И ПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ ПРИ ПАРООБРАЗОВАНИИ НА ЗАТОПЛЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ С КАПИЛЛЯРНОПОРИСТЫ ПОКРЫТИЕМ .
4.1. Экспериментальная установка. I.
4.2. Методика проведения эксперимента и
обработки опытных результатовт.
4.3. Экспериментальные результаты..
5. СОПОСТАВЛЕНИЕ И АНАЛИЗ ОПЫТНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ ТЕПЛОВЫМ ПОТОКАМ.
ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТА..
5.1. Оценка погрешности измерения предельного
теплового потока.
5.2. Сопоставление экспериментальных и теоретических результатов по предельным тепловым потокам.
5.3. Анализ опубликованных данных на основании полученных теоретических результатов,7.
выводы7.
ЛИТЕРАТУРА


Известные до настоящего времени попытки математического описания рассматриваемого процесса практически все проведены для упрощенных геометрических моделей, лишь приблизительно адекватных реальным капиллярнопористым структурам. Причина их физической некорректности состоит в нарушении некоторых важнейших принципов гидродинамики при проведении геометрического моделирования. Примером может служить осреднение капиллярного потенциала структуры, которое не позволяет получить правильной картины распределения пара и жидкости в порах. Б настоящей работе при аналитическом исследовании процесса парообразования рассматриваются реальные структуры капиллярнопористых покрытий. Для математического описания используются известные законы движения жидкостей в пористых средах и условия равновесия фаз по толщине покрытия. Целью исследования является установление гидродинамической картины процесса, что имеет первостепенное значение для определения интенсивности теплоотдачи и предельной возможности по теплосъему. Известны также сввдетельства иного экспериментального характера, подтверждающие существование разделения фаз внутри пористого покрытия. Сюда следует отнести исследования Мосса и Килли методом нейтронной радиографии / /, применение Ферреллом с сотрудниками зонда для измерения электрического потенциала поперек фитиля / /, фотоснимки зоны контакта капиллярнопористого тела и стеклянного основания, полученные Корнвеллом с сотрудниками / /, наблюдения Бартелеми с помощью инфракрасного детектора и микроскопа / /. В этих экспериментах изучались как случаи парообразования при капиллярной подаче жидкости, так и при затоплении пористого покрытия; использовались структуры различного вида (шарики, полиуретановая пена, сетки, спеченные порошки, металлический войлок, пористые пластины). Поскольку фазовое превращение происходит на некотором расстоянии от внешней границы покрытия, внутри насыщенного жидкостью капиллярнопористого слоя, то целесообразно рассмотреть вопрос о возможных формах парообразования и соответствующих структурах парового потока. II /. Это связано не с принципиальными особенностями парообразования в данном случае, а лишь с существенным повышением предела по вскипанию из-за высоких значений теплопроводности жидкости и необходимого ее перегрева. В настоящем исследовании рассматривается режим образования пара, реализуемый за пределом по вскипанию. Совершенно очевидно, что разделение фаз, происходящее внутри капиллярнопористой структуры, протекает в иных условиях, нежели кипение на гладкой поверхности нагрева, что не позволяет в данном случае заимствовать известные подходы теории кипения в большом объеме. С другой стороны, геометрическая неоднородность пористых структур, к тоглу же меняющихся от покрытия к покрытию, практически исключает возможность теоретического анализа вопроса образования и развития паровой фазы. Вследствие этого, а также из-за чрезвычайной сложности проблемы визуального наблюдения внутри пор, в настоящее время отсутствует единое мнение о закономерностях данного процесса. Достаточно строго удается установить лишь некоторые положения. Так, общепризнанным является факт существования различ -ных систем капилляров для подвода жидкости к зоне парообразования и удаления образующегося пара. Например, уже в работе Аллин-гема и Макинтайра / /, являющейся, видимо, первым исследованием данного процесса, предполагается существование в волокнистом материале капилляров малого поперечного сечения для подвода жидкости к поверхности нагрева и каналов большего сечения для отвода пара. Эта же точка зрения высказывается в абсолютном большинстве проведенных в последующие годы работ, в которых анализируются возможные способы движения пара через капиллярнопористое тело / 4,,,- /. В таблице 1. Значительно меньшее число исследователей придерживается иного взгляда на формы движения пара в капиллярнопористом покрытии. Таблица 1. О’Нейл и др. Затопление Спеченный металл СМ. Таблица 1. Корнвелл и др. Накаяма и др. Колач и др. Дондин, Данилова, Бори-шанская к др. Затопление см. II. Стырикович и др. Затопление Плазменное напыление порошка Я Е ? Орлов и др.