ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования 2
Положения, выносимые на защиту 6
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 36
Актуальность темы. Многие процессы в природе и технике сопровождаются фазовыми переходами жидкость-пар. Большая часть современной энергетики построена на преобразовании потенциальной энергии топлива в кинетическую энергию тепловых машин, где основным технологическим процессом является переход рабочего тела из жидкого в газообразное состояние. Наращивание тепловой мощности и интенсификация процессов в тепловых аппаратах приводит к тому, что фазовому переходу жидкость-пар предшествует метастабильное (перегретое) состояние жидкости. Вскипание перегретой жидкости сопровождается значительным выделением запасенной в жидкости энергии. Этот факт приходится учитывать при анализе аварийных ситуаций связанных с разгерметизацией сосудов и аппаратов заполненных жидкостью при высоких давлениях и температурах. В связи с чем, в последние годы активно исследуются проблемы под общим названием "паровой взрыв"[1]. Анализ процессов интенсивного фазового перехода из перегретого жидкого состояния в газообразное требует детальной информации об условиях зарождения паровой фазы в перегретой жидкости и ее дальнейшего роста.
Не менее сложными процессами сопровождается вскипание растянутой жидкости. Растянутая жидкость или жидкость при отрицательных давлениях всегда находится в метастабильном состоянии по отношению к пару, поскольку паровая фаза может существовать только при положительных давлениях. На практике растянутое состояние жидкости реализуется чаще всего при быстрых гидродинамических процессах, когда в жидкости возникают локальные растяжения. Наиболее известным случаем возникновения и разрушения растянутого состояния жидкости является кавитация и кавитационное разрушение материалов. В медицине повсеместное применение находят аппараты для ультразвуковых исследований. Их работа сопровождается созданием кратковременных импульсов отрицательного давления в тканях человека, которые в основном заполнены жидкостью. Повышение интенсивности ультразвукового излучения с целью детализации картины внутренних органов может приводить к кавитации и кавитационному повреждению исследуемых органов.
В общем плане вскипание перегретой и растянутой жидкости должно рассматриваться с единых позиций, как фазовый переход жидкость-пар из метастабильного состояния жидкости.
Цель работы. Экспериментально исследовать начальную стадию вскипания перегретых жидкостей в области отрицательных давлений.
Получить зависимости температуры предельного перегрева жидкостей в интервале давлений от атмосферного до отрицательного давления, по абсолютной величине превышающего давление в термодинамической критической точке.
Сопоставить характер вскипания перегретых жидкостей при отрицательных давлениях с результатами опытов при положительных давлениях...
1. Впервые экспериментально исследована кинетика вскипания перегретых диссоциирующих жидкостей. Показано, что вскипание перегретой диссоциирующей жидкости на границе спонтанного вскипания определяется критическими пузырьками равновесного состава.
2. Впервые получены экспериментальные результаты по кинетике вскипания перегретой жидкости при отрицательных давлениях вблизи границы спонтанного вскипания. Показано, что зависимость среднего времени жизни растянутой жидкости от степени перегрева вблизи границы спонтанного вскипания подобны аналогичным зависимостям для вскипания перегретых жидкостей при положительных давлениях.
3. Разработаны новые методы исследования вскипания перегретых жидкостей при отрицательных давлениях. С их помощью впервые получены зависимости температуры предельного перегрева 12 чистых жидкостей и 5 жидких растворов от давления в области отрицательных давлений
до -15 МПа.
4. Сделан вывод о применимости классической теории гомогенной нуклеации для описания предельных перегревов жидкостей при отрицательных давлениях до -(2-3) критических давлений.
5. Получены экспериментальные данные по влиянию растворенного в жидкости аргона и углекислого газа на распад струй перегретой воды, расходные и тяговые характеристики коротких сопел при истечении вскипающей воды. Показано, что растворенный в жидкости газ активирует распад свободных струй перегретой воды, но слабо влияет на тяговые и расходные характеристики сопел вплоть до границы спонтанного вскипания жидкостей.
6. Получены зависимости температуры достижимого перегрева четырехокиси азота от растворенного в ней окиси азота. Показано, что спонтанное вскипание газонасыщенного раствора диссоциирующей жидкости определяется критическими пузырьками равновесного состава.
7. Получены зависимости температуры достижимого перегрева при У = 1022 -1024 м-3с-1 растворов углекислого газа в этиловом спирте, гексадекане и воде от концентрации углекислого газа в области отрицательных давлений до -7 МПа. Показано, что зависимости температуры достижимого перегрева растворов этилового спирта с углекислым газом и четырехокиси азота с окисью азота имеют вид, характерный для идеальных растворов...
