Разработка методов и электронных средств для теплофизических исследований двухфазных потоков

• Автор: Назаров, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.14, 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 280 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Проблемы и современное направление развития методов
исследования двухфазных потоков
1.1 Измерение параметров жидкостной пленки
1.1.1 Оптические и лучевые бесконтактные методы
1.1.2 Контактные методы
1.2 Измерение параметров газожидкостных течений
1.2.1 Контактные методы измерения
1.2.2 Томографические методы
1.2.3 Оптические методы
1.3 Сравнительная таблица методов исследования пленочных и газо-жидкостных потоков
2. Пленочный поток, как объект исследования
2.1 Оценка волновых параметров сверхтонкого быстрого пленочного течения - требования к исследовательской системе
2.2 Параметры и условия течения газокапельного и многокомпонентного потоков
2.3 Высокочастотный емкостный метод для исследования параметров неоднородных потоков
2.4 Миниатюрные локальные контактные и бесконтактные
исследовательские зонды.
3. Аппаратно-программный комплекс для исследования быстрых
неоднородных потоков
3.1 Первичный и вторичный преобразователи измерителя
3.2 Программное обеспечение
3.3 Погрешности
3.4 Динамическая погрешность результатов измерения
4. Опыт применения емкостного метода и аппаратуры измерителя
в исследовании неоднородных потоков
4.1 Криогенная экспериментальная установка
4.2 Особенности измерения криогенной пленки жидкости на поверхности пластины и в микроканале
4.2.1 Исследование характеристик течения пленки жидкого азота по вертикальной поверхности в адиабатических и неадиабатических условиях

4.2.2 Схема экспериментального участка по исследованию
течения пленочного потока внутри миниканала
4.3 Исследование пленки жидкости, осажденной на стенке вертикального цилиндрического канала из капель пристенной двухфазной струи, при наличии спутного потока воздуха
4.4 Измерение пленки жидкости на выходе внутренней поверхности сверхзвукового сопла в вакууме. Концентрация капель на выходе сопла
4.5 Измерение волновых характеристик неизотермической гравитационной пленки жидкости
4.6 Изменение концентрации капли бинарной смеси чистых жидкостей емкостным методом
5. Метод исследования течения струйно-капельного потока в массообменных аппаратах
6. Экспериментальное исследование охлаждения импульсным спреем
6.1 Экспериментальный стенд
6.2 Информационно-измерительное оснащение
6.3 Методы и средства исследования структуры импульсного газокапельного потока
6.4 Результаты экспериментального исследования охлаждения импульсным спреем
7. Измерение влажности в многокомпонентных потоках жидкостей
Заключение
Литература
Введение
Актуальность работы.
Цель научных исследований в области техники - выявить объективные закономерности, определяющие течение рабочих процессов в машинах и аппаратах, изучить физические и физико-химические явления, из которых состоят эти процессы, эффективно использовать полученные научные результаты для создания разрабатываемой конструкции, оптимальной с точки зрения экономичности, металлоемкости, ресурса эксплуатации или какого-либо другого важного качества.
Теоретическое и экспериментальное исследование в теплофизике существенно зависят друг от друга. В большинстве теоретических исследований привлекаются экспериментальные результаты, а при анализе и обобщении результатов эксперимента используются теоретические концепции. В теплофизике измерения важны настолько, что выделись в отдельную область - теория и техника теплофизического эксперимента.
Главной особенностью теплофизического эксперимента является необходимость точного контроля и синхронизации измерений большого числа разнообразных параметров с дальнейшей их параллельной обработкой.
Следующей особенностью теплофизического эксперимента является продолжительность измерений, которая складывается из времени переходных режимов и времени регистрации массива данных для статистической обработки. Процесс измерений в эксперименте практически непрерывный, т.к. необходимо контролировать ряд параметров с целью отметки окончания переходного режима, затем переходить к измерениям параметров рабочего режима.
Обеспечить выполнение выше изложенных особенностей теплофизического эксперимента возможно с применением микропроцессорной техники и компьютеров, позволяющих создавать сложные системы с распределенным управлением параметрами режимов

длины погружения в жидкость достаточна для фиксации небольших флуктуаций толщины жидкой пленки. Причем, при выборе материала провода с высоким удельным сопротивлением и относительно большим температурным коэффициентом удельного сопротивления увеличивается чувствительность датчика к изменению толщины пленки.
Термоанемометрический метод для исследования гравитационной пленки, текущей по внешней поверхности вертикальной трубы был выбран Lyu Т.Н. and Mudawar I., 1991, [54], как альтернатива методу
электропроводности с параллельными проволочками (parallel-wire probes) в качестве датчиков. Используя в качестве рабочей жидкости деионизированную воду с большим электрическим сопротивлением авторам невозможно было применить метод электропроводности без добавления в воду веществ, для создания электролита.
Термоанемометрический датчик толщины был сделан из провода диаметра 0.0254 мм Pt - 10 % Rh [54]. Калибровка датчика толщины производилась двумя методами: 1) на специальной установке, в которой датчик погружался в испытательную ячейку с заданным уровнем воды и 2) калибровка перед каждым экспериментом при нагревах, идентичных экспериментальным с помощью специального термоанемометрического датчика, названного авторами калибровочным. Он устанавливался горизонтально к поверхности раздела сред. По колебаниям сигнала фиксировался контакт между концом калибровочного датчика и поверхностью раздела пленки, определяющий калибровочную точку. Дискретность измерения толщины пленки и время срабатывания зонда толщины были равны 0.05 мм и 0.14 мс, соответственно [55] (Lyu Т. Н., 1990).
Емкостный метод основан на изменении емкости зонда от диэлектрической проницаемости жидкости, находящейся между его обкладками.