Экспериментальное исследование фронтов испарения при гетерогенном вскипании

• Автор: Овчинников, Валерий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список принятых обозначений
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ДИНАМИКЕ ВСКИПАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Описание экспериментальной установки
2.2. Методика проведения опытов
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
3.1. Опыты с органическими жидкостями при квазистационарном
подводе тепла
3.2. Опыты с водой на рабочем участке диаметром 2.5 мм
3.3. Опыты по вскипанию при давлениях выше атмосферного
3.4. Опыты на рабочем участке, расположенном вертикально
3.5. Исследование динамики гетерогенного вскипания жидкости при дерехревах близких к предельным
3.6. Опыты по вскипанию при высоких недогревах жидкости до температуры насыщения
Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Модели для описания процесса распространения фронта
испарения по нагревателю
4.2. Особенности применения "электротермографического" метода,
при определении скорости распространения фронта испарения
4.3. О форме растущего парового образования после появления
фронтов испарения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Список принятых обозначений
коэффициент в формулах, размерность произвольная; коэффициент температуропроводности, м2/с, переводной коэффициент для датчика электрического тока, А/В; коэффициент в формулах, размерность произвольная; эмпирический коэффициент в формулах, размерность произвольная; коэффициент при степени в законе роста парового образования в поперечном направлении, мм/с5; скорость звука в паре, м/с; удельная теплоёмкость, Дж/кг; внутренний диаметр рабочего участка, мм; наружный диаметр рабочего участка, мм; ускорение силы тяжести, 9.8065 м/с2; критерий Гиббса, безразмерное; число Граегофа, безразмерное;

расстояние от центра парового образования

расстояние от центра парового образования расстояние от центра парового образования удельная теплота парообразования, Дж/кг, радиус первичного парового пузыря (половина поперечного размера парового образования в сечении возникновения парового пузыря), мм; высота уровня жидкости над рабочим участком, мм; поток массы вещества, кг/(м2-с); число Якоба, безразмерное; электрический ток через рабочий участок, А; постоянная Больцмана, 1.38-10'23 Дж/К;
расстояние от центра парового образования до фронта испарения, мм; расстояние от центра парового образования до левого фронта испарения, мм; длина рабочего участка, мм;
расстояние от центра парового образования до правого фронта испарения, мм; молекулярный вес, кг/кмоль; масса молекулы, кг,
выделяемая мощность на рабочем участке, Вт; число реализаций, безразмерное; число молекул в единице объёма, 1/м3;
до фронта конденсации, мм; до левого фронта конденсации, мм; до правого фронта конденсации, мм;

N11 число Нуссельта, безразмерное;
Р давление, Па;
Р, давление насыщения, Па;
Р„ давление в рабочем объёме, Па;
Ре число Пекле, безразмерное;
<3 теплота, Дж;
4 тепловой поток через поверхность, Вт/м ;
С>а мощность выделяемая в рабочем участке отнесенная к единице поверхности,
Вт/м2;
Я электрическое сопротивление, Ом;
г радиус, м;
П радиус кривизны фронта испарения, м;
га критический радиус парового пузыря, м;
На число Рэлея, безразмерное;
Ые число Рейнольдса, безразмерное;
Ко универсальная газовая постоянная, 8314 Дж/(К-кмоль);
! площадь поверхности рабочего участка, м2;

показатель степени в степенной зависимости для роста парового образования в продольном направлении, безразмерное; зь показатель степени в степенной зависимости для роста парового образования в
поперечном направлении, безразмерное;
Т температура, К;
Та средняя температура рабочего участка, К;
Та температура насыщения, К;
Т[ температура жидкости на уровне рабочего участка, К;
Т„ температура поверхности рабочего участка, К;
г время, сек;
1*5 время прихода волны разряжения к акустическому датчику, сек;
1ь время ожидания вскипания, сек;
и время появления фронтов испарения, сек;
время прохождения фронтом испарения координаты проекции центра акустического датчика, сек; и электрическое напряжение, В;
и скорость, м/с;
Цн падение электрического напряжения на рабочем участке, В;
канал № 2 магнитофона (3) записывалось падение напряжения на рабочем участе (10) для определения момента вскипания относительно максимума амплитуды переменного напряжения, подаваемого на рабочий участок. Многоканальный генератор импульсов (11) с системой задержки по времени использовался для записи на каналы № 2 и № 3 после проведения эксперимента специальной метки за 100 т200 мкс до начала вскипания.
Обработка сигналов с акустических датчиков давления позволяла определять время начала киносъёмка по отношению к моменту вскипания с точностью ~60 мкс. На рис. 2.15 приведена временная диаграмма для определения времени задержки при обработке сигналов с датчиков давления. Обработка производилась на двухканальном запоминающем осцилографе при воспроизведении с магнитофона записанных сигналов. Развертка осцилографа включалась специальной меткой с канала № 2 ш № 3. которые записывались на магнитофон на первом этапе обработки магнитофонной записи. Момент прихода акустическою сигнала вскипания на датчик давления определялся по резкому увеличению амплитуда сигнала. Уровень срабатывания схемы синхронизации определялся уровнем помех;и составлял примерно 1% от максимальной величины сигнала при вскипании на вспомогательном датчике. Задержка срабатывания зависала от крутизны приходящего сигнала. Время от вскипания до момента прихода сигнала на измерительный акустический датчик определялось по фотокадрам в соответствии с растоянием от места возникновения пузырька до датчика. Измерения импульсов давления проводилось в объёме "малого размера", поэтому количественные данные в работе применимы только для характерных времён импульса давления, возникающего при вскипании. Основная погрешность измерения интервалов времени определялась погрешностью используемого осцилографа, частотными характеристиками датчиков (~25 кГц) и магнитофона (20 кГц) и точностью отсчета при обработке осцилограммы и составляла ~ 60 мкс, что примерно соответствует одному кадру киносъёмки ~ 45 мкс.