Анализ теплопередачи при механическом воздействии на экранно-вакуумную теплоизоляцию


DOI: 10.34759/tpt-2021-13-12-561-570

Авторы

Липнягов Е. В., Паршакова М. А.*

Институт теплофизики Уральского отделения Российской академии наук, ул. Амундсена, 107а, Екатеринбург, 620016

*e-mail: parmari@yandex.ru

Аннотация

Проведено экспериментальное исследование динамики спонтанного вскипания перегретого н-пентана в стеклянной трубке при помощи скоростной видеосъемки. По видеокадрам рассчитана линейная скорость распространения фронта испарения перегретой жидкости. Обнаружено, что с появлением на межфазной поверхности раздела жидкость-пар вторичных пузырьков эта величина увеличивается в 1.25‒1.67 раза.

Ключевые слова:

нуклеация, перегрев, кипение, фронт испарения, метастабильное состояние, скоростная видеосъемка, н-пентан

Библиографический список

  1. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость. M.: Наука, 1972. 312 с.
  2. Скрипов В.П., Синицын Е.Н., Павлов П.А. и др. Теплофизические свойства жидкостей в метастабильном состоянии. М.: Атомиздат, 1980. 208 c.
  3. Debenedetti P.G. Metastable Liquids. Princeton, New Jersey: Princeton University Press, 1996. 424 p.
  4. Ермаков Г.В. Термодинамические свойства и кинетика вскипания перегретых жидкостей. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 272 с.
  5. Baidakov V.G. Explosive Boiling of Superheated Cryogenic Liquids. Weinheim: Wiley-VCH, 2007. 352 p.
  6. Mitrovic J., Fauser J. Propagation of boiling fronts along horizontally arranged heated tubes // Chem. Eng. Research and Design. 2001. Vol. 79. Is. 4. P. 363−370. DOI: 10.1205/026387601750282274
  7. Актершев С.П., Овчинников В.В. Модель вскипания сильно перегретой жидкости с формированием фронта испарения // Теплофизика и аэромеханика. 2011. Т. 18. № 4. С. 617‒628.
  8. Stutz B., Simões-Moreira J.R. Onset of boiling and propagating mechanisms in a highly superheated liquid — the role of evaporation waves // Int. J. Heat Mass Trans. 2013. Vol. 5 6. N 1 —2. P. 683–693. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer. 2012.08.057
  9. Sharypov O.V. Hydrodynamic Instability of Vaporization Front in Superheated Liquid // J. Eng. Therm. 2019. Vol. 28. N 4 P. 484–488. DOI: 10.1134/s1810232819040039
  10. Жуков В.Е., Павленко А.Н., Моисеев М.И., Кузнецов Д.В. Динамика межфазной поверхности самоподдерживающегося фронта испарения в жидкости с добавками наноразмерных частиц // ТВТ. 2017. Т. 55. № 1. С. 85–93.
  11. Фрост Д., Стуртевант Б. Влияние давления окружающей среды на неустойчивость взрывного вскипания предельно перегретой жидкости // Тр. Амер. о-ва инженеров-механиков. Теплопередача. 1986. № 2. С. 158.
  12. Nakoryakov V.E., Mezentsev I.V., Meleshkin A.V., and Elistratov D.S. Visualization of physical processes occurring on liquid nitrogen injection into water // J. Eng. Therm. 2015. Vol. 24. N 4. P. 322–329. DOI: 10.1134/s1810232815040037
  13. Li J., Wand B. Size effect on two-phase flow regime for condensation in micro/mini tubes // Inc. Heat Trans. Asian Res. 2003. Vol. 32. P. 65–71. DOI: 10.1002/htj.10076
  14. Mehendale S.S., Jacobi A.M., Ahah R.K. Fluid flow and heat transfer at micro and meso-scales with application to heat exchanger design // Appl. Mech. Rev. 2000. Vol. 53. N 7. P. 175–193. DOI: 10.1115/1.3097347
  15. Kandlikar S.G., Grande W.J. Evolution of microchannel flow passages-thermohydraulic performance and fabrication technology // Heat Transfer Eng. 2003. Vol. 24. N 1. P. 3–17. DOI: 10.1080/01457630304040
  16. Sardeshpande M.V., Ranade V.V. Two-phase flow boiling in small channels: A brief review // Sadhana. 2013. Vol. 38. N 6. P. 1083–1126. DOI:10.1007/s12046-013-0192-7
  17. Reinke P. Surface boiling of superheated liquid. D.Sc. Dissertation. Zurich: Swiss Federal Institute of Technology, 1997. 180 p.
  18. Reinke P. and Yadigaroglu G. Explosive vaporization of superheated liquids by boiling fronts // Int. J. Multiphase Flow. 2001. Vol. 27. Is. 9. P. 1487‒1516. DOI: 10.1016/ S0301-9322(01)00023-4
  19. Витовский О.В., Кузнецов. В.В. Исследование распространения волны испарения метастабильной однокомпонентной жидкости // Труды IV Российской национальной конференции по теплообмену Москва. 23–27 октября 2006. М.: Издательство МЭИ, 2006. С. 70‒72.
  20. Жуков В.Е., Кузнецов Д.В., Моисеев М.И., Барташевич М.А. Динамика распространения самоподдерживающегося фронта испарения в условиях нормальной и микрогравитации // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. 2013. № 1 (12). C. 329‒335.
  21. Кузнецов В.В., Козулин И.А. Экспериментальное исследование динамики распада метастабильного состояния жидкости при сбросе давления // Тепловые процессы в технике. 2014. Т. 6. № 3. C. 115‒121.
  22. Kozulin I.A., Bartkus G.V., Dimov S.V. Experimental study of metastable liquids decay during depressurization in cylindrical channel // EPJ Web of Conferences. 2017. V. 159. P. 00025. DOI: 10.1051/epjconf/201715900025
  23. Dewangan K.K., and Das P.K. Experimental analysis of flashing front propagation in superheated water — Effects of degree of superheat, tube inclination, and secondary nucleation // Physics of Fluids. 2020. Vol. 32. N 7. P. 073311. DOI:10.1063/5.0006840
  24. Ландау Л.Д. К теории медленного горения // ЖЭТФ. 1944. Т. 14. № 6. С. 240–245.
  25. Esmaeeli A., Tryggvason G. Computations of Explosive Boiling in Microgravity // J. Sci. Comp. 2003. Vol. 19. N 1. P. 163‒182. DOI: 10.1023/A:1025347823928
  26. Ягов В.В., Лабунцов Д.А. Механика двухфазных систем. М: Издательство МЭИ, 2000. 374 с.
  27. Prosperetti A., Plesset M.S. The stability of an evaporating liquid surface // Phys. Fluids. 1984. Vol. 27. Is. 7. P. 1590‒1602. DOI: 10.1063/1.864814
  28. Павлов П.А. Динамика вскипания сильно перегретых жидкостей. Свердловск: УрО АН СССР, 1988. 244 с.
  29. Дразин Ф. Введение в теорию гидродинамической устойчивости. M: Физматлит, 2005. 288 с.
  30. Липнягов Е.В., Паршакова М.А., Перминов С.А., Ермаков Г.В. Изучение центров парообразования н-пентана в стеклянном капилляре вблизи границы достижимого перегрева с помощью скоростной видеосъемки // Тепловые процессы в технике. 2013. Т. 5. № 1. С. 7‒11.
  31. Lipnyagov E.V., Parshakova M.A., Perminov S.A., and Ermakov G.V. The visualization of boiling-up onset of superheated n-pentane in a glass capillary at atmospheric pressure by high-speed video // Int. J. Heat and Mass Trans. 2013. Vol. 60. P. 612–615. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer. 2013.01.022
  32. Липнягов Е.В., Перминов С.А., Паршакова М.А., Захаров М.С. Визуализация вскипания сильно перегретого н пентана в стеклянном капилляре при давлениях выше атмосферного // Тепловые процессы в технике. 2015. Т. 7. № 5. С. 199‒203.
  33. Lipnyagov E.V., Parshakova M.A., and Perminov S.A. The study of boiling-up onset of highly superheated npentane in a glass capillary at different pressures. I. Visualization by high-speed video and nucleation sites. // Int. J. Heat and Mass Trans. 2017. Vol. 104. P. 1353‒1361. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.06.020
  34. Bassi P., Loria A., Meyer J. A., Mittner P., and Scotoni I. On n-Pentane Bubble Chambers // Nuovo Cim. 1956. Vol. 4. Is. 2. P. 491–500. DOI: 10.1007/BF02745463
  35. Липнягов Е.В., Перминов С.А., Ермаков Г.В., Смоляк Б.М. Экспериментальная проверка гомогенности вскипания жидкостей вблизи границы достижимого перегрева // Теплофизика и аэромеханика. 2009. Т. 16. № 3. С. 471‒484.
  36. Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебное пособие. Ч. 1. Основы механики жидкости и газа. М.: МГИУ, 2003. 192 c.
  37. Паршакова М.А., Липнягов Е.В., Перминов С.А. Методика эксперимента по изучению кинетики спонтанного вскипания перегретой жидкости с использованием правостороннего цензурирования // Тепловые процессы в технике. 2016. Т. 8. № 8. С. 361‒367.
  38. Lipnyagov E.V., Parshakova M.A., and Perminov S.A. The study of boiling-up onset of highly superheated npentane in a glass capillary at different pressures. II. Data processing. // Int. J. Heat and Mass Trans. 2017. Vol. 104. P. 1362–1371. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.08.098
  39. Липнягов Е.В., Паршакова М.А., Перминов С.А. Скоростная видеосъемка спонтанного парообразования сильно перегретого н-пентана в ячейке с металлической проволокой // Тепловые процессы в технике. 2017. Т. 9. № 7. С. 297‒304.
  40. Glaser D.A. Bubble chamber tracks of penetrating cosmic ray particles // Phys. Rev. 1953. Vol. 91. N 3. P. 762‒763. DOI: 10.1103/PhysRev.91.762
  41. Bormashenko E. Wetting of real surfaces. Berlin: de Gruyter, 2013. 188 p.
  42. Saffman P.G., Taylor G. The penetration of a fluid into a porous medium or a Hele—Shaw cell containing a more viscous fluid // Proc. Roy. Soc. London. A. 1958. Vol. 245. Is. 1242. P. 312–329. DOI: 10.1098/rspa.1958.0085
  43. Ершов А.П., Даммер А.Я., Куперштох А.Л. Неустойчивость «невязкого пальца» в регулярных моделях пористой среды // Прикладная механика и техническая физика. 2001. Т. 42. № 2. С. 129‒140.
  44. Русанов А.И., Есипова Н.Е., Соболев В.Д. Сильная зависимость краевого угла от давления // ДАН. 2019. T. 487. № 2. С. 169–173.
  45. Есипова Н.Е., Русанов А.И., Соболев В.Д., Ицков С.В. Влияние гидростатического давления на краевой угол сидящего пузырька // Коллоидный журнал. 2019. T. 81. № 5. C. 563‒570.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024