Экспериментальное исследование и разработка методов расчета кризиса теплообмена при кипении углеводородных топлив

Ильясов, Тимур Рудольфович

Экспериментальное исследование и разработка методов расчета кризиса теплообмена при кипении углеводородных топлив тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Ильясов, Тимур Рудольфович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Казань МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.14 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Экспериментальное исследование и разработка методов расчета кризиса теплообмена при кипении углеводородных топлив»

Автореферат диссертации на тему "Экспериментальное исследование и разработка методов расчета кризиса теплообмена при кипении углеводородных топлив"

На правах рукописи

ИЛЬЯСОВ ТИМУР РУДОЛЬФОВИЧ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА КРИЗИСА ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ

Специальность: 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2006

Работа выполнена на кафедре электротехники и электроники Камской государственной инженерно-экономической академии (КамПИ).

Научный руководитель

доктор технических наук,

профессор Дмитриев С.В.

Официальные оппоненты

доктор технических наук,

профессор Сабирзянов А.Н. кандидат технических наук,

профессор Дресвянников Ф.Н.

Ведущая организация

Казанский государственный энергетический университет

Защита состоится «30» июня 2006 г. в 10— часов

на заседании диссертационного совета Д212.079.02

при Казанском государственном техническом университете

им. А.Н. Туполева по адресу: 420111, г. Казань,

ул. К. Маркса, д. 10, КГТУ.

Автореферат разослан «29» мая 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

доцент

А.Г. Каримова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие ряда отраслей энергетики, современной ракетно-космической техники, самолетостроения связано с проблемой отвода весьма значительного количества тепловой энергии. Одним из наиболее эффективных видов высокофорсированного теплообмена является кипение. К настоящему времени проведены обширные исследования по изучению закономерностей теплообмена при кипении в условиях штатной эксплуатации энергетического оборудования. Одной из таких задач является исследование энергетических конструкций под воздействием мощного теплового удара с целью получения надёжно обоснованных показателей теплового состояния, в частности — изучение теплообмена при кипении в резко нестационарных условиях, переходных и аварийных режимах. Теплообмен при нестационарных тепловыделениях, исследован значительно в меньшей степени, чем другие вопросы кипения. А использование в моделях нестационарного теплообмена зависимостей, полученных в стационарных условиях, приводит к существенным ошибкам.

На практике в реальных энергетических аппаратах могут возникнуть быстрые изменения режимных параметров, во много раз превышающие скорость развития процесса кипения, в том числе тепловой удар.

Если в отношении теплообмена при кипении в стационарных условиях требуется совершенствование имеющихся расчётных методов, то для определения характеристик кипения при ударных нагрузках такие методы потребовалось создавать вновь, поскольку отсутствует научная база для их разработки, а имеющиеся экспериментальные данные немногочисленны и носят отрывочный характер.

В настоящее время летательные аппараты (ЛА) достигают больших скоростей полета, вследствие чего наблюдается аэродинамический нагрев элементов конструкций. Как отмечается в работах Фаворского О.Н. и Курзинера Р.И., топлива в условиях больших скоростей полета являются практически единственным источником холода, обеспечивающим работоспособность энергетической установки. Реактивные топлива современных высокоскоростных самолетов используются для охлаждения наиболее теплонапряженных поверхностей лишь в жидкой фазе.

Существенное увеличение интенсивности теплоотвода может быть достигнуто увеличением предельных температур нагрева топлив и использования теплоты их парообразования. Проблема использования кипящих топлив для охлаждения двигателей требует решения ряда задач, одной из которых является определение закономерностей теплоотдачи в условиях кипения и определение верхней границы (спинодаль) области возможных перегревов топлив.

К настоящему времени число опубликованных работ по многокомпонентным углеводородным смесям весьма незначительно. Нефтепродукты и углеводородные топлива, в частности, обладают рядом особенностей. Во-первых, различие в природе нефти, непостоянство углеводородного состава топлив одной и той же марки, связанное с нефтехимическими процессами ее переработки, сказывается на их фракционном составе и прежде всего на температурах начала и конца кипения. Во-вторых, при нагреве топлив снижается термоокислительная стабильность и образу-

ется кокс на стенках каналов, выделяются газы, насыщающие пристенный слой жидкости и в то же время способствующие испарению жидкости увеличивая площадь поверхности на границе пар-жидкость.

Развитие современных жидкостно-реактивных двигателей (ЖРД) связано с повышением удельного импульса тяги, которое возможно из-за применения высококалорийных топлив. При этом возникают новые проблемы по охлаждению камеры сгорания ЖРД, так как высокие плотности теплового потока создают большие степени перегрева охладителя в пограничном слое. Поэтому определение границ области, в которой возможно существование жидкой фазы, является важной задачей при создании эффективного охлаждения камеры сгорания ЖРД.

Из отмеченного выше следует, что исследование закономерностей кризиса теплоотдачи при кипении углеводородных топлив в условиях наброса тепловой нагрузки является актуальной научной задачей.

Цель работы заключается в разработке методов расчета кризиса теплообмена при кипении углеводородных топлив в условиях наброса тепловой нагрузки, многократно превышающей критическую.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие научные задачи:

Построение и анализ экспериментальных зависимостей температуры теплоотдающей поверхности на границе стенка-топливо в нестационарных процессах в условиях ступенчатого тепловыделения. Опытное определение температуры предельного перегрева реактивного топлива ТС-1, бензина АИ-93, дизельного топлива Л-02-40 на образцах с размерами, соответствующими реальным поверхностям.

Совместный анализ и сопоставление результатов визуализации эксперимента и температурных зависимостей.

^ Изучение режимов теплообмена при «набросе» теплового потока, многократно превышающего критический; опытное определение времени наступления кризиса кипения.

^ Определение области возможных перегревов углеводородных топлив и рекомендация метода расчета температуры предельного перегрева топлив.

Разработка зависимостей для расчета времени возникновения кризиса теплообмена ткр.

Научная новизна работы заключается в следующих результатах, выносимых на защиту:

> разработана методика расчета кризиса теплообмена при кипении углеводородных топлив;

> получены экспериментальные данные по времени наступления кризиса кипения ткр. топлив и других жидкостей при «набросе» тепловой нагрузки, превышающей на порядок и более критическую, на границе стенка-теплоноситель в широком диапазоне не-догревов и давлений;

> разработана методика определения границ возможных перегревов реактивных топлив;

> получена зависимость, позволяющая оценить при известном значении якр.| время ткр., в течение которого при заданном уровне набрасываемой удельной мощности существует эффективный теплообмен жидкости с теплоотдаюшей поверхностью;

Достоверность полученных результатов, обеспечивается использованием апробированных методов исследования процесса кипения, а в случаях применения новых экспериментальных методов — их тщательной отработкой, внимательным анализом всех видов погрешностей; подтверждением надежности экспериментальных исследований служит хорошее согласование результатов контрольных экспериментов с данными других авторов. Достоверность и обоснованность теоретических результатов обеспечивается тем, что все модельные представления работы опираются на надежные экспериментальные исследования процесса кипения, и подтверждаются численными оценками в процессе анализа.

Практическая ценность заключается в возможности повышения надежности энергетических установок (ЭУ) и объектов, в том числе большой мощности. Общие результаты исследований позволяют создать более точные методики расчета систем охлаждения энергетических установок, которые функционируют в крайне нестационарном и форсированном во времени режимах. Результаты исследований, приведенных в работе, позволят определить:

• область возможных перегревов топлив;

• температуру начала закипания реактивных топлив при набросе тепловой нагрузки, многократно превышающей критическую;

• время эффективного теплообмена от начала ступенчатого тепловыделения;

• время разрушения конструкции ЭУ при заданной мощности тепловыделения.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались на НТС лаб. 102, отд. 10 ОАО НПО ЦКТИ им. И.И. Ползунова, г. Санкт-Петербург, 2005г. На НТС кафедр «Энергетические и промышленно-гражданские сооружения», «Компьютерные технологии и эксперимент в теплофизике» СПбГПУ 2005г., на НТС кафедры «Электротехники и Электроники» КамПИ в 2004, 2005, 2006 годах.

Личный вклад автора в работу. Личный вклад автора в работы, вошедшие в диссертацию, является определяющим. Автором создана экспериментальная установка в соответствии с целями исследования; проведены эксперименты, выполнены обработка и анализ экспериментальных результатов.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 7 печатных работ.

Объем н структура работы. Диссертация изложена на 120 страницах, состоит из введения, 4 глав, основных результатов и выводов, заключения и списка использованной литературы из 99наименований. Текстовая часть иллюстрируется 6 таблицами и 60 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы, сформулированы цель работы и задачи исследований. Освещены научная новизна и практическая ценность полученных результатов, дана краткая аннотация содержания работы.

В первой главе представлен обзор литературных данных и обоснованы задачи исследования.

Реактивные топлива представляют собой сложные многокомпонентные смеси углеводородов. В настоящее время в литературе имеются некоторые расчетные рекомендации для бинарных систем. Их суть заключается в том, что авторы вводят в известные уравнения для однокомпонентных жидкостей концентрационные критерии, и на основе этого учитывают влияние состава системы на имеющиеся корреляции. Такой метод применяют также для тройных систем, хотя в этом случае уже создаются определенные трудности, т.к. расчетная зависимость принимает довольно громоздкий вид. Этот метод неприемлем для сложных, многокомпонентных систем, какими являются различные топлива, вакуумные масла и т.п., так как для них трудно определить даже первоначальный компонентный состав, зависящий от природы самой нефти и технологии ее переработки. В связи с этим при обобщении опытных данных по термодинамическому кризису теплоотдачи при кипении подобных систем ограничиваются, в основном, эмпирическими зависимостями. Существенным препятствием при анализе результатов измерения является также отсутствие надежных значений теплофизических свойств смесей.

Рассмотрена проблема закипания жидкости, включающая вопросы области возможных перегревов жидкости, гомогенное и гетерогенное зародышеобразование.

На основе анализа имеющихся материалов по проблеме теплообмена в условиях наброса нагрузок обоснованы задачи исследований, сформулированные во введении.

Во второй главе описана экспериментальная установка и разработана методика исследований.

Экспериментальная установка состояла из трех частей: энергетической (включая экспериментальный участок), измерительной и технологической (рисунок

О-

Энергетическая часть: I - трансформатор (ТК-404), 2- автотрансформатор (АОМН-40-220-75), 3-токоподводящие провода, 4-автомат установочный (АЗ 110), 5-токоподводящие шины, 6-электронагреватель (кипятильник), 7-экспериментальный участок.

Измерительная аппаратура: 8-осцнллограф Н117, 9-скоростная кинокамера, 10-вольтметр, 11-амперметр, 12-трансформатор тока.

Технологическая часть: 13-выход и слив, 14-дистиллятор, 15-ёмкости для хранения жидкости, 16-электроизоляционный брус, 17-ёмкость для «приработки» поверхности, 18-шлангн для подачи и отвода воды (охлаждение трансформатора) 20-стол, 21-подставка под трансформатор тока.

Рисунок 1 - Условная схема — вид экспериментальной установки

Экспериментальный участок (рисунок 2) содержит прямоугольный сосуд 9 емкостью около 64л. из дюралюминия со смотровыми окнами в боковых стенках (в некоторых случаях опытный образец размещался в другом стеклянном сосуде вместительностью более 10 л.) Прозрачные стенки емкости позволяли производить фотосъемку, скоростную киносъемку и четко фиксировать момент кризиса. Экспериментальный образец 1 в виде трубки из нержавеющей стали 12X18Н9Т, диаметром <1НяР = Ю мм, толщиной стенки 8 = 0,2 мм и рабочей длиной 1 = 2,5 ... 170 мм включался в электрическую цепь с помощью медных токоподводящих шин 2 и 3. Опытными образцами также служили прямоугольные пластины размером 56x188 мм из нержавеющей стали 12Х18Н9Т толщиной 0,5 мм и дюралюминия Д16АТ толщиной 0,58 мм, расположенных горизонтально и поставленных вертикально на ребро, теплоотдача происходила с двух сторон. Провода 6 для измерения падения напряжения припаивались к экспериментальному образцу на расстоянии 5мм от места соединения нагревателя с токоподводящими шинами 2, рассчитанного по методике Орнат-ского А.П., Глущенко Л.Ф., для предотвращения влияния торцевых потерь тепла. Для выяснения физики происходящих процессов при различных режимах теплообмена использовалась скоростная кинокамера 10 и специальная термопарная гребенка 4, позволяющая замерять температуру жидкости в пристенном слое как по толщине, так и по высоте. Скорость съемки составляла 4500 кадров в секунду. Экспонированная и проявленная кинопленка изучалась с помощью монтажного столика «Купава — 16». Образец нагревался переменным током от сварочного трансформатора ТК-404 мощностью 100 кВт. В опытах применялись керосин ТС-1, бензин АИ-93, дизельное топливо Л-02-40. Жидкость находилась в большом объеме в условиях естественной конвекции. Диапазоны изменения давления р=0,1...0,6МПа, недогрева

Рисунок 2 - Экспериментальный участок: 1-опытный образец; 2,3-токоподводящие шины; 4-термопарная гребёнка с ползуном; 5-салазки; 6-кольца токосъёмные; 7-опора; 8-заглушка; 9-бак; 1О-скоростная кинокамера

- Д Тнед= 100 ... 180К (для керосина), Д Тнея= 40К(Аи - 93), А Тнед = 190К (дизтопли-во), Д Тнсд = 0 ...МОК (для воды). Набрасываемая мощность тепловыделения изменялась равномерно в диапазоне от 1,5 до 16 МВт/м2, время нарастания электрической мощности до амплитудного значения не более 5 мс. Проведенные оценки показали, что закон тепловыделения приближенно, можно считать ступенчатым.

В ходе эксперимента измерялись следующие величины (рисунок 3): давление и температура окружающего воздуха, тепловая нагрузка (определялась по падению напряжения на образце и силе тока), и — падение напряжения на опытном образце, Т„Т5 - температуры внутренней поверхности образца и жидкости.

Рисунок 3 - Схема системы измерений

Проведенные оценки по числам В! и Ро для условия проводимых экспериментов показали, что ВК1, Ро»1, поэтому изменение профиля температур стенки

по толщине можно принять квазистационарным и температура наружной поверхности Т„ определялась с учетом температурного перепада в стенке.

В режиме метастабильного кипения температура поверхности от начала закипания до возникновения кризиса теплоотдачи (рисунок 4) изменятся несущественно (не более 15%, а разброс температур при ступенчатом тепловыделении нагрузки, многократно превышающей критическую, достигает 30%, с достаточным основанием можно считать, что температура в этот период остается постоянной), поэтому в пределах этого режима теплосъема можно пренебречь количеством теплоты, расходуемой на прогрев рабочего участка, а плотность теплового потока на поверхности можно принять как = <3/Р, где (2 — мощность скачка тепловыделения, определяемого по электрическим параметрам, Вт; Р - площадь теплоотдающей поверхности, м2.

Рисунок 4 -Изменение температуры поверхности при ступенчатом тепловыделе-нии.(Режим метастабильного кипения: от начала кипения до наступления кризиса теплоотдачи)

При набросе тепловой нагрузки, многократно превышающей критическую, температура поверхности в период метастабильного кипения достигает высоких значений (300°С и выше, вплоть до температуры предельного перегрева жидкости Тпр). Это обстоятельство потребовало проведения оценки потерь тепла излучением, которое показало, что максимальная доля теплоты, переносимая излучением, не превышает 10% от общего тепловыделения. И на фоне хорошо известного технологического разброса экспериментальных данных, характерного для кипения (тем более при нестационарном тепловыделении), вполне допустимо не учитывать этот вид теплопереноса. По осциллограмме нестационарного процесса (рисунок 5) определялись Тн.к., ткр— времена начала кипения и наступления кризиса кипения.

Рисунок 5 - Осциллограммы изменения сигналов силы тока (АД температуры (температурного напора)(Адт), электрического напряжениями). тн р тв р — соответственно время начала и конца разрушения образца. ихх — напряжение холостого хода трансформатора

Проведенные оценки показали, что максимальная относительная погрешность определения плотности теплового потока и температурного напора не превышает 7% и 15%, времени наступления кризиса кипения — 10%.

В третьей главе обосновывается выбор характеристик теплообмена, определяющих разрушение оболочковых конструкций при скачкообразном тепловыделении, к которым относятся:

• Время наступления кризиса кипения ткр- определяет время от начала теплового удара до наступления кризиса кипения (время разрушен™)- кризиса типа «А». Ему предшествуют стадии нестационарной теплопроводности и метастабиль-ного кипения.

• Время закипания жидкости т„.к. — определяет время наступления кризиса теплоотдачи при набросе высоких тепловых нагрузок. (Кризис типа «Б» является результатом почти мгновенного вскипания перегретой жидкости при достижении температуры предельного перегрева жидкости Тпр, ему предшествует стадия нестационарной теплопроводности. Именно поэтому возникает необходимость определения Тпр).

• Коэффициент теплоотдачи в области метастабильного кипения - определяет тепловое состояние конструкции в период «псевдокипения», ДТИК. - температурный напор начала закипания, необходимый для расчета времени вскипания жидкости в режиме нестационарной теплопроводности.

• Первая стационарная плотность теплового потока qk-p.l — определяет безопасную границу теплового воздействия.

Установлена достаточность указанного набора характеристик для характеристики разрушения образца.

Четвертая глава посвящена определению области возможных перегревов углеводородных топлив и их термодинамического кризиса теплоотдачи. С этой целью приведен анализ экспериментальных зависимостей температуры теплоотдаю-щей поверхности от времени при ступенчатом тепловыделении (рисунок 6). Как видно, при нестационарном теплоподводе к углеводородному топливу в свободном объеме возможны оба типа кризисов кипения. Для первого из них (кривые 2-5) характерно существование режима метастабильного пузырькового кипения и предшествующего ему режима нестационарной теплопроводности.

Тп>,°С

300

200

100

0 0,02 0,04 т с

Рисунок б - Изменение температуры поверхности пластины, погруженной в большой объем керосина ТС — 1 при ступенчатом тепловыделении

Кризису типа «Б» (кривая 1) предшествует во времени единственный режим теплосъема — нестационарная теплопроводность в жидкость. Разность температур поверхности и жидкости, соответствующая этому типу кризиса, практически не зависит от нагрузки. Она близка к экспериментально измеренным значениям предельного перегрева жидкости.

Установлено, что кризисы теплообмена в свободном объеме керосина, воды, преимущественно относятся к типу «А», а в свободном объеме органических жидкостей, — преимущественно к типу «Б».

Для кризиса типа «А» время наступления кризиса кипения реактивных топлив было определено Обуховым С. Г, ранее на основе физической модели его развития (рисунок 9). Им же была предложена зависимость по коэффициенту теплоотдачи для области метастабильного кипения.

Предложена методика и алгоритм определения момента наступления кризиса типа «Б» ( рисунок 7). Методика основана на установленном при анализе экспериментальных данных факте, заключающемся в том, что при быстром нагреве пристенных слоев жидкости температура закипания (а значит и кризиса типа «Б») приближается к температуре предельного перегрева жидкости АТпр. Этот факт делает возможным определение времени кризиса по условию ДТкр=ДТ(тк.р)=ДТпр.

Рисунок 7 - Алгоритм определения времени наступления кризиса теплоотдачи

Зависимость температуры поверхности от времени определена решением задачи нестационарной теплопроводности для соответствующей геометрии нагревателя.

Из анализа экспериментальных результатов следует, что при реализации кризиса типа «А» характерно выполнение двух условий:

ДТ < ДТпр; ткр < тконв

где тконв — время развития нестационарной конвекции в жидкости. Последнее условие означает, что если до момента наступления кризиса успевает развиться нестационарная конвекция в жидкости, то расчеты ткр по уравнению нестационарной теплопроводности лишены смысла.

Расчет времени наступления кризиса типа «Б» основан на предположении, что в момент кризиса ДТ=ДТпр и вплоть до ткр теплоотдача от поверхности происходит только вследствие теплопроводности в окружающую среду, т. е. тк.р< тконв (Го кр<Роконв). Это и есть граница применимости модели, показанной на рисунке 7.

Для исследуемых образцов при я«2:Чк-Р1 (как для керосина, так и для воды) влиянием свободной конвекции на процесс развития кризиса кипения можно пренебречь, так как ткр<< тк()нв. Таким образом, кризису кипения предшествуют (в общем случае) стадии нестационарной теплопроводности и метастабильного пузырькового кипения.

Учитывая, что область термодинамической устойчивости жидкости определяется интервалом температур, ограниченным снизу линией насыщения Т5; сверху -линией температур Тпр, - существование пузырькового кипения будет обеспечено, если температура парогенерирующей поверхности не превышает верхней границы температур, т.е. соблюдается неравенство Т5 < Т„ < Т пр

При достижении поверхностью нагрева температуры, близкой к Тпр, наблюдается разрушение жидкой структуры кипящей среды.

Г,

600

500

400

■ ■ ..... ррр^ т"р= критическая точка 22,12 МПа 647,3 К

щ /1

Рисунок 8 - Область возможных перегревов воды (заштрихована): 1-бинодаль; 2-спинодаль

Область метастабильных состояний ограничивается двумя кривыми: бино-далью, или кривой фазового равновесия «жидкость- пар» Т5 (Р5), которая описывается уравнением Клапейрона — Клаузиуса и, спинодалью или кривой, соответствующей предельным перегревам жидкости АТпр.

Определение значения предельного перегрева керосина Тпр по статистической формуле Деринга или как нижней границы метастабильных состояний жидкости, вычисляемой по точкам минимумов давлений на изотермах в уравнении состояния вещества, невозможно, так как для реактивных топлив существует термический порог стойкости, выше которого не существует керосина как такового, а образуется другая жидкость с совершенно отличными теплофизическими свойствами. Для керосина нет критического состояния в «классическом» термодинамическом смысле.

Учитывая, что в состав входят топлива 4-5 фракции, температура кипения которых при нормальном давлении колеблется от 80 до 250 °С, предложен следующий алгоритм приближенной оценки предельного перегрева керосина ТС-1 (некоего условного среднего значения).

1. Определить температуры жидкости и пара в пузырьке, исходя из того, что начало фазового перехода определяется вероятностью возникновения жизнеспособных зародышей некоторого критического размера Якр, находящихся в термодина-

мическом равновесии с перегретой на ДТ жидкостью. При этом должно выполняться равенство температур жидкости и пара в пузырьке:

Т' = Т\ (1)

и равенство химических потенциалов фаз:

ц'(р,Т)= ц"(р,Т). . (2)

Здесь давление в жидкости р соответствует значениюТ = Т, + А Т, а параметры пара в пузырьке р и Т соответствуют линии насыщения.

2. Определить работу образования зародыша паровой фазы, равную приращению потенциала Гиббса, из выражения

ЬКр=-Укр(р"-р') + Ркро, (3)

Здесь я - коэффициент поверхностного натяжения; Укп = 4/ЗяЯ3 кп и Гкп = 4яЯ2 кр - соответственно объем и площадь поверхности сферического пузырька критического размера 1Чкр, который необходимо преодолеть системе для появления устойчиво развивающейся новой фазы. Из (3) с учетом формулы Лапласа

Ккр = 2о /(р " -р ) = 2д/Др, (4)

устанавливающей связь давления в пузырьке р и в жидкости р , находим

Ь кр = 4 лИ2 кро /3 = 16 я о 3 / (3(Др)2) (5)

3. Определить частоту зародышеобразования. Из условий (2) и (4) следует, что пузырьки, размеры которых меньше критических (Г4 < Ккр), будут схлопываться, так как пар в них будет перенасыщен. В случае Я > Г<кр пузырьки будут расти, что соответствует переходу системы в более устойчивое состояние. Введя функцию распределения паровых пузырьков по числу содержащихся в них молекул, можно получить выражение для частоты зародышеобразования:

Л = С ехр ( -Ькр/ кТ), (6)

где Л — число паровых зародышей, возникающих в единицу времени в единице объема перегретой жидкости [м "Зс "'], к=1,38*10"2^ Дж/К - постоянная Больц-мана.

4. Определить Тпр. Комплекс С= Ькр / кТ, названный числом Гиббса, представляет собой отношение высоты потенциального барьера при образовании паровых пузырьков к средней энергии теплового движения молекул, приходящейся на одну степень свободы системы. Для предэкспоненциального множителя С имеется несколько выражений, полученных различными исследователями (Фольмером, Де-рингом и другими). Однако для не очень точных расчетов множитель можно оценить с точностью до второго порядка и принять равным 1038м'3с"\ Прологарифмировав (6) учетом принятой для С величины, получим:

Л = 38 - 0,434*( Ькр /кТ ). (7)

Это выражение используется для расчета температуры предельного перегрева жидкости. За начало спонтанного вскипания жидкости принимается ситуация, когда частота зародышеобразования Л превышает 107м"3с"' (или 1§Л > 7).При этом численное значение Л (107 или больше) не играет существенной роли для расчета предельного перегрева, так как величина АТпр. малочувствительна к порядку величины Л.

Так, при апробации данной методики для воды при 1йЛ=7 относительная погрешность определения предельного перегрева не превышает 0,7 % (рисунок 9а).

Рисунок 9 - Зависимость ^ от перегрева при атмосферном давлении: А - воды, Б - керосина ТС-1.

Чтобы определить по (7) температуру предельного перегрева топлива Т„р, необходимо, задавая несколько значений АТ (или Т) жидкости, рассчитать величины Построив затем зависимость С (ДТ) (рисунок 96), определить при 1«Л= 7 температуру предельного перегрева жидкости Тпр. •

На рисунках 10,11,12 приведено сопоставление экспериментальных данных по предельному перегреву керосина ТС-1, бензина АИ-93, дизельного топлива Л-02-40 в диапазоне давлений, соответствующих практическому использованию реактивных топлив, с результатами расчета по (7).

Температура предельного перегрева экспериментально определялась по точке перегиба кривой температуры теплоотдающей поверхности, соответствующей переходу режима нестационарной теплопроводности к пленочному кипению при ступенчатом тепловыделении. Предварительно были проведены эксперименты на воде, разброс от хорошо известного значения Тпр. = 202 К не превышал 20%.

Определение Тпр необходимо в первую очередь для нахождения ткр (тн.к) при кризисе типа «Б». Кроме того, существенное увеличение интенсивности тепло-отвода может быть достигнуто за счет увеличения предельных температур нагрева топлив и реализации теплоты их парообразования (естественно, при успешном решении задачи предотвращения осадкообразования или использования кипящих топлив в разовых силовых установках, работающих не более 1 мин). При этом проблема использования кипящих топлив для охлаждения двигателей требует решения ряда задач, одной из которых является определение верхней границы (спннодаль) области возможных перегревов топлива.

Тир,К

600

500 400 '300

200 ........

О 0,1 0,2 ОЛ <>,4 0.П 0.6 />,

Рисунок 10 -- Зависимость предельного перегрева топлива ТС-1.

1 - трубки

2 - пластины; 1,2 — результаты измерения автора

3 - данные Никитина Е.Д., Павлова П.А., Попова А.П.

4 - расчет по теории гомогенной нуклеации (7)

5 - кривая насыщения, расчет по зависимости [Дубовкин Н.Ф.]

Тар,К

.600

500 400 300

200

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0.6 Р, Mlla

Рисунок 11 - Зависимость предельного перегрева дизельного топлива Л-02-40

1 — автор

2 - расчет по теории гомогенной нуклеации (7)

3 - кривая насыщения, расчет по зависиости [Дубовкин Н.Ф.]

■■■-В*

> < . . г ""■:'■■ l?

- —— -Г—"

o - 1 -----i

Тпр,К~

500

'300

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Р> МПа

Рисунок 12 - Зависимость предельного перегрева бензина АИ-93

1 — автор

2 - расчет по теории гомогенной нуклеации, (7)

3 — кривая насыщения, расчет по зависимости [Дубовкин Н.Ф.]

В диссертации имеется также обобщенная графическая зависимость времени достижения температурного напора закипания от набрасываемой плотности теплового потока по результатам исследований плоских образцов (б = 0,5мм) в керосине ТС-1 и трубчатых образцов (5 = 0,2мм) в воде для нормальных внешних условий =20 С, р=0,1 МПа). Материал образцов в обоих серихх экспериментов одинаковый - 12Х18Н9Т. Данные экспериментов хорошо согласуются с расчетом по представленной методике.

Основные результаты н выводы

1. Проведены экспериментальные и теоретические исследования термодинамического кризиса теплообмена при кипения углеводородных топлив и других жидкостей в большом объеме при набросе тепловой нагрузки, превышающей на несколько порядков критическую.

2. Получены опытные и расчетные данные по температуре предельного перегрева углеводородных топлнв и времени наступления кризиса кипения ткр в широком диапазоне недогревов и давлений.

3. Предложен способ определения температуры предельного перегрева углеводородных топлив.

4. На базе полученных экспериментальных данных и разработки физической модели развития кризиса при внезапном приложении тепловой нагрузки рекомендована зависимость, позволяющая оценить время ткр (при кризисе типа «Б», в течение которого при заданном уровне набрасываемой удельной мощности существует эффективный теплообмен жидкости с теплоотдающей поверхностью).

5. Создана научная база, позволившая получить конкретные инженерные рекомендации по расчету теплового состояния элементов систем охлаждения тепловых двигателей, поверхностей летательных аппаратов, охлаждаемых топливом, топливных баков и других элементов конструкций при внезапном тепловыделении (время достижения кризиса кипения); получены критерии разрушения оболочковых конструкций, заполненных топливом в результате ударного теплового воздействия, позволившие определить время разрушения оболочки при тепловом ударе (ткр. - при кризисе типа «А», т„.к - при кризисе типа «Б»),

По результатам исследований были опубликованы следующие работы:

1. Ильясов Т.Р. Методы фиксации кризиса кипения при непосредственном обогреве образца разной геометрии электрическим током/Ильясов Т.Р., Обухов Д.С., Обухов С.Г.// Онлайновый журнал «Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация.» Камский государственный политехнический институт. №5, 2004г. http://www.kampi.ru/sets.

2. Ильясов Т.Р. Определение первой критической плотности теплового потока при набросе тепловой нагрузки/Ильясов Т.Р., Обухов Д.С., Обухов С.Г.// «Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация.» Камский государственный политехнический институт. №5, 2004г. http://www.kanipi.ru/sets.

3. Ильясов Т.Р., Об измерении температуры теплоотдающей поверхности и плотности теплового потока при кипении в нестационарных условиях/Ильясов Т.Р., Обухов Д.С., Обухов С.Г.// «Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация» Камский государственный политехнический институт. №6, 2004г. http://wwvv.kampi.ru/sets.

4. Ильясов Т.Р. Измерение температуры теплоотдающей поверхности и плотности теплового потока в исследовании интегральных характеристик кипения на электрообогреваемых образцах различной геометрии в нестационарных условиях/Ильясов Т.Р., Обухов Д.С., Обухов С.Г.// «Проектирование и исследование технических систем: Межвузовский научный сборник. Камский государственный политехнический институт №5, 2004г.С. 153-159.

5. Ильясов Т.Р. Определение первой критической плотности теплового потока в условиях электрического обогрева/Ильясов Т.Р., Обухов Д.С., Обухов С.Г.// Проектирование и исследование технических систем: Межвузовский научный сборник. Камский государственный политехнический институт №5, 2004г.С.137-145.

6. Ильясов Т.Р. О методах определения температуры предельного перегрева жидкости/Ильясов Т.Р.// «Вузовская наука — России», межвузовская научно-практическая конференция. Часть 1. — Наб. Челны: КамПИ, 2005. с. 113-115.

7.Ильясов Т.Р. Об оценке влияния препарирования термопар на образцах различной геометрии при их электрическом обогреве на развитие кризиса кипения/Ильясов Т.Р.// Онлайновый журнал «Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация.» Камский государственная ннженерно-эконимическая академия. №2, 2006г. http://wwvv.kaiTipi.ru/sets

ЛР N 020342 от 7.02.97 г. ЛР№ 0137 от 2.10.98 г. Подписано в печать 29.05.06 г. Формат 60x84/16 Бумага офсетная Печать ризографическая Уч.-издл. 1,0 Усл.-печ.л. 1,0 Тираж 100 экз.

Заказ 647 Издательско-полиграфический центр Камской государственной инженерно-экономической академии

423810, г. Набережные Челны, Новый город, проспект Мира, 68/19 тел./факс (8552) 39-66-27 e-mail: ¡c@kampi.ru

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Ильясов, Тимур Рудольфович

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 4 ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ Ю

1.1 Роль углеводородных топлив в решении проблемы развития техники высоких скоростей полета и современных энергетических установок

1.2 Теплообмен при кипении углеводородных топлив 16 1.2.1 Выводы

1.3 Стадия однофазного теплообмена и закипания жидкости 19 ^ 1.4 Теплообмен при кипении в условиях наброса тепловой нагрузки

1.5 Проблема закипания жидкости

1.5.1 Область возможных перегревов жидкости

1.5.2 Зарождение паровой фазы в объеме перегретой жидкости (гомогенное заро-дышеобразование)

1.5.3 Парообразование на твердой поверхности (гетерогенное зародышеобразова

1.5.3.1 Роль твердой поверхности в процессе зарождения паровой фазы

1.5.3.2 Закипание при тепловом равновесии жидкости и стенки 30 | 1.5.3.3 Закипание в условиях стабильного во времени градиента температур в пристенном слое жидкости 32 1.5.3.4 Закипание в условиях квазипериодического изменения температурного

1.6 Цель работы и предмет исследования

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Исследование нестационарного теплообмена при кипении

2.1.1 Измерение температуры поверхности и плотности теплового потока

2.1.2 Определение удельного электрического сопротивления исследуемых материалов

2.1.3 Оценка влияния заделки термопар на развитие кризиса 53 ^ 2.2 Методы фиксации кризиса кипения

2.3 Конструкция и технические характеристики установок 58 2.3.1 Экспериментальный стенд для исследования кипения топлив при избыточном давлении

2.3.2 Опытная установка для исследования кипения при атмосферном давлении

2.4 Методика проведения опытов

2.5 Оценка погрешностей эксперимента

ГЛАВА 3 ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛООБМЕНА НА ПОВЕРХНОСТЯХ ОБОЛОЧКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ЗАПОЛНЕНЫХ ТОПЛИВОМ, ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕПЛОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

3.1 Характеристики теплообмена (критерии разрушения)

3.1.1 Время наступления кризиса кипения

3.1.2 Время закипания жидкости

3.1.3 Коэффициент теплоотдачи при нестационарном кипении

3.1.4 Первая стационарная критическая плотность теплового потока

ГЛАВА 4 ОБЛАСТЬ ВОЗМОЖНЫХ ПЕРЕГРЕВОВ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ И

ИХ КРИЗИС ТЕПЛООТДАЧИ

4.1 Экспериментальное определение температуры предельного перегрева углеводородных топлив. Рекомендация расчетной зависимости

4.2 Обобщение экспериментальных данных по определению времени наступления термодинамического кризиса теплоотдачи углеводородных топлив

Введение диссертация по физике, на тему "Экспериментальное исследование и разработка методов расчета кризиса теплообмена при кипении углеводородных топлив"

Развитие ряда отраслей энергетики, современной ракетно-космической техники, самолетостроения связано с проблемой отвода весьма значительного количества тепловой энергии. Одним из наиболее эффективных видов высокофорсированного теплообмена является кипение. К настоящему времени проведены обширные исследования по изучению закономерностей теплообмена при кипении в условиях штатной эксплуатации энергетического оборудования. Одной из таких задач является исследование энергетических конструкций под воздействием мощного теплового удара с целью получения надёжно обоснованных показателей теплового состояния, в частности - изучение теплообмена при кипении в резко нестационарных условиях, переходных и аварийных режимах. Теплообмен при нестационарных тепловыделениях исследован значительно в меньшей степени, чем другие вопросы кипения. А использование в моделях нестационарного теплообмена зависимостей, полученных в стационарных условиях, приводит к существенным ошибкам.

В настоящее время летательные аппараты (JIA) достигают больших скоростей полета, вследствие чего наблюдается аэродинамический нагрев элементов конструкций. Как отмечается в работах Фаворского О.Н. и Курзинера Р.И., топлива в условиях больших скоростей полета являются практически единственным источником холода, обеспечивающим работоспособность энергетической установки. Реактивные топлива современных высокоскоростных самолетов используются для охлаждения наиболее теплонапряженных поверхностей лишь в жидкой фазе.

Цель работы заключается в разработке методов расчета термодинамического кризиса теплообмена при кипении углеводородных топлив в условиях наброса тепловой нагрузки, многократно превышающей критическую.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие научные задачи:

S Построение и анализ экспериментальных зависимостей температуры тепло-отдающей поверхности на границе стенка-топливо в нестационарных процессах в условиях ступенчатого тепловыделения. Опытное определение температуры предельного перегрева реактивного топлива ТС-1, бензина АИ-93, дизельного топлива JI-02-40 на образцах с размерами, соответствующими реальным поверхностям.

S Совместный анализ и сопоставление результатов визуализации эксперимента и температурных зависимостей.

S Изучение режимов теплообмена при «набросе» теплового потока, многократно превышающего критический; опытное определение времени наступления кризиса кипения.

S Определение области возможных перегревов углеводородных топлив и рекомендация метода расчета температуры предельного перегрева топлив. Разработка зависимостей для расчета времени возникновения термодинамического кризиса теплообмена ткр.

Научная новизна работы заключается в следующих результатах, выносимых на защиту: разработана методика расчета термодинамического кризиса теплообмена при кипении углеводородных топлив; получены экспериментальные данные по времени наступления термодинамического кризиса кипения ткр. топлив и других жидкостей при «набросе» тепловой нагрузки, превышающей на порядок и более критическую, на границе стенка-теплоноситель в широком диапазоне недогревов и давлений; разработана методика определения границ возможных перегревов реактивных топлив; получена зависимость, позволяющая оценить при известном qKp.i время ткр., в течение которого при заданном уровне набрасываемой удельной мощности существует эффективный теплообмен жидкости с теплоотдающей поверхностью;

Достоверность полученных результатов, обеспечивается использованием апробированных методов исследования процесса кипения, а в случаях применения новых экспериментальных методов - их тщательной отработкой, внимательным анализом всех видов погрешностей; подтверждением надежности экспериментальных исследований служит хорошее согласование результатов контрольных экспериментов с данными других авторов. Достоверность и обоснованность теоретических результатов обеспечивается тем, что все модельные представления работы опираются на надежные экспериментальные исследования процесса кипения, и подтверждаются численными оценками в процессе анализа.

• область возможных перегревов топлив;

• время эффективного теплообмена от начала ступенчатого тепловыделения.

• время разрушения конструкции ЭУ при заданной мощности тепловыделения;

Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались на

НТС лаб. 102, отд. 10 ОАО НПО ЦКТИ им. И.И. Ползунова, г. Санкт-Петербург, 2005г. НТС кафедр «Энергетические и промышленно-гражданские сооружения», «Компьютерные технологии и эксперимент в теплофизике» СПбГПУ 2005г., НТС кафедры «Электротехники и Электроники» КамПИ в 2004,2005 годах.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 6 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 120 страницах, состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, заключения и списка использованной литературы из 99 наименований. Текстовая часть иллюстрируется 6 таблицами и 60 рисунками.

Заключение диссертации по теме "Теплофизика и теоретическая теплотехника"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

2. Получены опытные и расчетные данные по температуре предельного перегрева углеводородных топлив и времени наступления кризиса кипения ткр в широком диапазоне недогревов и давлений.

3. Предложен способ определения температуры предельного перегрева углеводородных топлив.

5. Создана научная база, позволившая получить конкретные инженерные рекомендации по расчету теплового состояния элементов систем охлаждения тепловых двигателей, поверхностей летательных аппаратов охлаждаемых топливом, топливных баков и других элементов конструкций при внезапном тепловыделении (время достижения кризиса кипения); получены критерии разрушения оболочковых конструкций, заполненных топливом в результате ударного теплового воздействия, позволившие определить время разрушения оболочки при тепловом ударе (ткр. - при кризисе типа «А», тн.к.- при кризисе типа «Б»).

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Ильясов, Тимур Рудольфович, Казань

1. Алемасов В.Е. Теория ракетных двигателей/ Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П.// Под Ред. В.П. Глушко. М.: Машиностроение. 1989. 464 с.

2. Анфимов Н.А. Современные проблемы тепломассообмена в ракетно-космической технике/ Анфимов Н.А.// II Российская Национальная конференция по теплообмену. Т.1. Пленарные и общие проблемные доклады. 1998. С. 33-36.

3. Росляков А.Д. Разработка приближенных методов расчета и экспериментальное определение эффективных тепловых режимов топливной системы: Автореф. дис. канд. техн. наук /Росляков А.Д.// КПИ. Куйбышев, 1990. 26 с.

4. Олиферов Ф.Н. Системы топливопитания и регулирования двигателей гражданской авиации на криогенном топливе/ Олиферов Ф.Н., Калнин В.М., Гулиенко А.И. // Проблемы энергетики воздушного транспорта. Сб. статей. 1989. С. 344-356 (Тр. ЦИАМ; №1272).

5. Масленников М.М. Авиационные газотурбинные двигатели/ Масленников М.М., Шальман Ю.Н.// М.: Машиностроение, 1975. 576 с.

6. Кесаев Х.В. Надежность двигателей летательных аппаратов/ Кесаев Х.В., Трофимов Р.С.// М.: Машиностроение, 1982. 136 с.

7. Болл. Оценка характеристик двигательной установки первой ступени ракеты-носителя «Сатурн-5»/ Болл // Вопросы ракетной техники. 1970, №3. С. 31 -39.

8. Кузьмин М.П. Нестационарный тепловой режим элементов конструкции двигателей летательных аппаратов/ Кузьмин М.П., Лагун И.М.// М.: Машиностроение, 1988.240 с.

9. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие/ Кутателадзе С.С.// М.: Энергоатомиздат, 1990,367 с.

10. Полежаев Ю.В. Тепловая защита/ Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б.// Под ред. А.В. Лыкова. М.: Энергия, 1976. 392 с.

11. Панкратов Б.М. Взаимодействие материалов с газовыми потоками/ Панкратов Б.М., Полежаев Ю.В., Рудько А.К.// Под. ред. докт. техн. наук B.C. Зуева. М.: Машиностроение, 1975.224 с.

12. Дубовкин Н.Ф. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив. Справочник/ Дубовкин Н.Ф., Маланичева В.Г., Массур Ю.П., Федоров Е.П.// М.: Химия, 1985.240 с.

13. Фаворский О.Н. Развитие воздушно-реактивных двигателей для авиации высоких скоростей полета синтез достижений различных отраслей науки и техники/ Фаворский О.Н., Курзинер Р.И.// ТВТ, 1990. Т.28, №4. С.793-803.

14. Григорьев J1.H. Исследование теплоотдачи при кипении трехкомпонентных смесей/ Григорьев JT.H., Саркисян J1.A., Усманов А.Г.// Труды Казанского химико-технологического института. 1964, вып. 32. С. 72-81.

15. Григорьев JI.H. Теплообмен при кипении смесей/ Григорьев JI.H.// Диссерт. на соиск. ученой степени доктора техн. наук. Казань, 1971.269 с.

16. Курзинер Р.И. Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета/Курзинер Р.И.//Изд.2. М.: Машиностроение, 1989.191 с.

17. Головин С.В. О некоторых особенностях теплоотдачи при кипении углеводородных топлив в большом объеме/ Головин С.В., Хайруллин И.Х., Шигабиев Т.Н., Яновский Л.С.//ИФЖ. 1990, Т.59, №4. С.583-586.

18. Галимов Ф.М. Теплоотдача при кипении реактивных топлив в условиях естественной конвекции/ Галимов Ф.М.// Диссертация на соиск. уч. степени канд. техн. наук. Казань, 1991.174 с.

19. Ягов В.В. Теплообмен при пузырьковом кипении реактивных топлив/ Ягов В.В., Яновский Л.С., Галимов Ф.М., Тимошенко А.В.// ТВТ. 1994, т.32, №6. С. 867-872.

20. Беляев Н.М. Методы нестационарной теплопроводности/ Беляев Н.М., Рядно А.А.// М.: Высшая школа. 1978. 328 с.

21. Гольдштейн. Неустановившаяся свободная конвекция около- вертикальных пластин и круглых цилиндров/ Гольдштейн, Бригтс// Тр. Амер. О-ва инж.-мех. Теплопередача. 1964. №4. С.28.

22. Mollendorf J.C. Developing flow and transport above a suddunle heated horisontal surface in water/ Mollendorf J.C., Humayn A. and Emmanuels S.A.// Intern J. Heat Masse Transfer. 1984. Vol.27, №2. P.273-289.

23. Sakurai A. Transient pool boiling heat transfer. Part I: Incipient boiling superheat/ Sa-kurai A., Shiotsu MM Trans. ASME. J. Heat Transfer. 1977. Vol.99, №4. P.547-553.

24. Sinha D.N. Superheating limits of liquid helium -I/Sinha D.N., Semura J.S. and Brodie L.C.// Cryogenis. 1982. №8. P.391-394.

25. Муравых А. И. К определению параметров начала кипения жидкостей/ Муравых А. И., Павлов Ю.М.// Теплоэнергетика. 1985. №6. С.68-70.

26. Павлов П.А. Проблема центров кипения/ Павлов П.А.// Новосибирск. 1988. 53 с. Предпринт/АН СССР. Сиб. Отд-ние. Ин-т теплофизики: №171-88.

27. Faw R.E. Pre-presserization effects on initiation of subcooled pool boiling during pressure and power transients/ Faw R.E., Vanvlestt RJ. and Schmidt D.L.// Intern. J. Heat Mass Transfer. 1986. Vol.29, №9. P.1427-1437.

28. В.П. Скрипов. Теплофизические свойства жидкостей в метастабильном состоянии. Справочник / В.П. Скрипов, Е.Н. Синицын, П.А. Павлов и др.// М.: Атомиздат, 1980. 208 с.

29. Артемьев Б.В. Режимы ухудшенного теплообмена ударно-нагреваемого проводника в большом объеме жидкого азота/ Б.В. Артемьев, М.Н. Ивановский, JI.A. Литвинова, И.П. Свириденко// Теплофизика высоких температур. 1979. Т.17. №16. С.1259-1264.

30. Tsukamoto О. Observation of bubble rormation mechanism of liquid nitrogen subjected to transient heating/ Tsukamoto 0. And Uyemura T.// Adv. Cryogenis Eng. 1980. Vol.25. p.476-482.

31. Lezak D. Photographic studies of light-induced nucleation of boiling at the interfase of a solid and superheated liquid helium -1/ Lezak D., Brodic L.C., Semura J.S.// Cryogenics. 1983. Vol.23, №6. P.659-661.

32. Derewnicki K.P. Vapour bubble formation during fast transient boiling on a wire/ Derewnicki K.P.// Intern. Heat Mass Transfer. 1983. Vol.29, №9. P.1405-1408.

33. Derewnicki K.P. Experimental studies of heat transfer and vapour formation in fast transient boiling/ Derewnicki K.P.// Intern. J. Heat Mass Transfer. 1985. Vol.28, №11. P.2085-2092.

34. Присняков В.Ф. Перегрев жидкости при кипении/ Присняков В.Ф.// ТВТ. 1998.Т.36. №4. С. 680-683

35. Аметистов Е.В. Кипение криогенных жидкостей/ Аметистов Е.В., Клименко В.В., Павлов Ю.М.//М.:Энергоиздат, 1995.288с.

36. Steward W.G. Transient helium heat transfer. Phase-I.-static coolant/ Steward W.G.// Intern. J. Heat Mass-Transfer. 1978. vol.21, P.863-874.

37. Giarrotano P. Transient pool boiling of liquid helium using a tamperature-controlled heater surface/ Giarrotano P., Frederick N.// Adv. Cryog. Eng. 1980. V.25. P. 455-466.

38. Павленко A.H. Кризис теплоотдачи при нестационарном тепловыделении и динамика смены режимов кипения в большом объеме криогенной жидкости:Дисс. канд. физ.-мат. наук/ Павленко А.Н.// Новосибирск, 1990.215 с.

39. Андреев В.К. Кризис кипения гелия в условиях ступенчатого наброса мощности тепловыделения/ Андреев В.К., Деев В.И., Савин А.Н.// ИФЖ. 1985. Т.48., №1. С.16-18.

40. Толубинский В.И. "Нестационарный" кризис теплоотдачи при кипении/ Толу-бинский В.И., Островский Ю.Н., Писарев В.Е.// Теплофизики и теплотехника. 1976.-вып.30.-С.82-86.

41. Архаров A.M. Результаты экспериментального исследования теплоотдачи к Не-1 и Не-11 при импульсной тепловой нагрузке/ Архаров A.M., Агеев А.И., Пряничников В.И., Рубин Н.Б.//ИФЖ. 1981, Т.40, №3. С.388-393.

42. Бабич В.И. Разработка методов расчета нестационарного теплообмена при свободной циркуляции гелия в каналах: Дис. канд. техн. наук/ Бабич В.И.// М.,

43. Коздоба JI.A. Методы решения обратных задач теплопереноса/ Коздоба JI.A., Круковский П.Г.// Киев: Наукова думка, 1982.400 с.

44. Толубинский В.И. Нестационарный теплообмен с фазовыми переходами/ Толубинский В.И., Островский Ю.Н. .Писарев В.Е.// Теплофизика и теплотехника. 1977. вып. ЗЗ.С.З-6.

45. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике. Справочник/ Под ред. Неймарка Б.Е. М.: Д.: Энергия, 1967.

46. Ульянин Е.А. Коррозионностойкие стали и сплавы. Справочник/ Ульянин Е.А.// М.: Металлургия, 1980.

47. Кружилин Г.Н. Новый метод определения поля коэффициентов теплоотдачи на поверхности тела, омываемого потоком жидкости/ Кружилин Г.Н., Шваб В.А.// ЖТФ, Т.5, вып. 3.1935.

48. Кутателадзе С.С. Теплопередача при конденсации и кипении/ Кутателадзе С.С.// M.:.JI.: Машгиз, 1952.231 с.

49. Лурье X. Неустановившийся процесс объемного кипения воды на вертикальной поверхности при ступенчатом выделении тепла/ Лурье X., Джонсон X.// Теплопередача, сер.С.1962. 84,3. С.30-38.

50. Толубинский В.И. О причинах расхождения экспериментальных данных по кризису теплоотдачи при кипении в каналах/ Толубинский В.И., Домашев Е.Д.// Теплоперенос в жидкостях и газах. Киев. 1984. С.3-24.

51. Разработка методов расчета температурных режимов и тепловой стабилизации высокотемпературных сверхпроводников: Отчет о НИР (№Г.Р. 01910007691) / МЭИ .Руководитель Ю.М. Павлов, отв. исполнитель И.В. Яковлев. М., 1993. 79 с.

52. Афанасьев С.Ю. Исследование теплообмена при недогретом пузырьковом кипении в условиях стабилизации температуры проволочного нагревателя/ Афанасьев С.Ю., Жуков С.А., Ечмаев С.Б.// ТВТ. 1996, Т.34, №4. С.583-590.

53. Стырикович М.А. Методы экспериментального изучения процессов генерации пара/ Стырикович М.А., Резников М.И.// М.: Энергия: 1977. 279 с.

54. Дорощук В.Е. Кризисы теплообмена при кипении воды в трубах/ Дорощук В.Е.// М.: Энергоиздат, 1983.119 с.

55. Толубинский В.И. Влияние диаметра нагревателя на нестационарный критический тепловой поток/ Толубинский В.И., Островский Ю.Н., Писарев В.Е.// Теплофизика и теплотехника. 1975. Вып.29. С.15-18.

56. Енохович А.С. Краткий справочник по физике/ Енохович А .С.// Изд. 2-е, пере-раб. и доп. М.: Высшая школа, 1976.

57. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений/ Зайдель А.Н.// Л.:Наука, 1967.88с.

58. Глазунов С.Г. Титановые сплавы. Конструкционные титановые сплавы/ Глазунов С.Г., Моисеев В.Н.// М.: Металлургия. 1974.386 с.

59. Doring W.-.Z.Phys.Chem., 1937.S .102

60. Jackesson J.D. Hall W.B Studies of nucleation and heat transfer during fast boiling transients in water with application to molten fuel-coolant in teractions/ Jackesson J.D., Zhu L.H., Derewniki K.P.// «Nucl. Energy». 1988.27. №1. P.21-29.

61. Kataoko I. Transient boiling heat transfer under farced convection/ Kataoko I., Seri-zawa A., Sakural A.// Intern. J. Heat Mass Transfer. 1983. Vol.26, №4. P.583-595.1985.185 c.

62. Okuyama K. Transient boiling heat transfer characteristics of R113 at large stepwise power generation/ Okuyama K., Kozawa Y., Inoue A., Aoki Sh.// Int. J. Heat and Mass Transfer. 1988, Vol. 31, №10. P.2161-2174.

63. Faw R.E. Transition from conduction to convection around a horizontal cylinger experiencing a ramp excursion in internal heat generation/ Faw R.E., Ismuntago R.P.H., Lester T.W.// Int. J. HeatMass Transfer. 1984. Vol.27, №7. P.1087-1097.

64. Никитин Е.Д. Температура достижимого перегрева некоторых товарных нефтепродуктов/Никитин Е.Д., Павлов П.А., Попов А.П.//ТВТ. 2001.т. 39.№1. С.97-100.

65. Воробьев В.А. Обобщение опытных данных по закризисной теплоотдаче на основе неравновесной модели/ Воробьев В.А.// Теплообмен, температурный режим и гидродинамика при генерации пара. М.: Наука, 1981. С. 181 -187.

66. Миропольский 3.JI. Допустимые тепловые потоки и теплоотдача при кипении воды в трубах/ Миропольский З.Л., Шицман М.Е.// Исследование теплоотдачи к пару и воде, кипящей в трубах при высоких давлениях. М.: Атомиздат, 1968. С. 24-53.

67. Дорощук В.Е. Пленочное кипение в трубах/ Дорощук В.Е., Мольтер В.Л.// Конвективная теплоотдача в двухфазном и однофазном потоках. М.:, Л.: Энергия, 1964. С. 235 -242.

68. Общие и теоретические вопросы теплоэнергетики // Теплоэнергетика. Т. 3. Теплообмен при пленочном кипении в элементах энергетических аппаратов. М., 1972. 148 с.

69. Стырикович М.А. О влиянии неравномерности обогрева периметра труб на величину критических тепловых потоков/ Стырикович М.А., Мостинский И.Л.// ДАН СССР. 1959, т. 127, №2. С.316-317.

70. Щипков Ю.Н. Критические тепловые нагрузки при малых скоростях движения воды и пароводяной смеси/ Щипков Ю.Н.// Кризисы теплообмена и околокритическая область/Под ред. Боришанского В.М. Л.:Наука, 1977.С.45-57.

71. Леонтьев А.И. Предельные тепловые нагрузки при кипении жидкости в вертикальных каналах контуров естественной циркуляции/ Леонтьев А.И., Мильман 0.0., Федоров В.А.// Теплоэнергетика. 1988, №2. С. 9-14.

72. Миропольский З.Л. Теплоотдача при пленочном кипении пароводяной смеси в парогенерирующих трубах/ Миропольский З.Л.// Теплоэнергетика. 1963, № 5. С. 49 52.

73. Миропольский З.Л. Исследование температурных условий работы парогенерирующих поверхностей: Автореферат дис. д.т.н./ Миропольский З.Л.// М.:, 1963. 47 с.

74. Обухов С.Г. Опытные данные по влиянию различных факторов на время разрушения образца в условиях кипения недогретой жидкости/ Обухов С.Г., Болотный Е.П., Тарасов А.И.// II Республиканская НТК: Тез. докл. Брежнев, 1987. С.76-77.

75. Louie В. Onset of nucleate and film boiling resulting from transient heat transfer to liquid hydrogen/ Louie В., Steward W.G.// Adv. in Cryog. Eng. 1990. Vol.35A. P. 403-412.