Динамика струи жидкости в условиях взрывного вскипания тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

МАЖЕЙКО НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ДИНАМИКА СТРУИ ЖИДКОСТИ В УСЛОВИЯХ ВЗРЫВНОГО

ВСКИПАНИЯ

Специальность 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук.

Екатеринбург 2005

Работа выполнена в лаборатории фазовых переходов и неравновесных процессов Института теплофизики УрО РАН

Научный руководитель -

доктор физ.-мат. наук, профессор, академик РАН Скрипов В.П.

Научный консультант -

доктор физ.-мат. наук Решетников А.В

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор А.Я. Купряжкин доктор физико-математических наук, профессор П. С. Попель

Ведущая организация - Уральский государственный университет им. A.M. Горького.

Защита состоится 4 апреля 2005г. в 16. часов на заседании диссертационного совета К 212.285.01 при ГОУ ВПО «Уральски государственный технический университет, 5-ый учебный корпус.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ BПО УГТУ - УПИ.

Отзыв в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью, просим направлять в диссертационный совет по адресу:

620002, г. Екатеринбург, К-2, ул. Мира, 19, ГОУ ВПО УГТУ - УПИ Ученому секретарю университета.

Автореферат разослан « 4 » марта 2005 г.

Ученый секретарь специализированного

совета К 212.285.01, к.х.н., доцент

Актуальность темы. Актуальность изучения потока вскипающей жидкости связана с проблемой безопасности эксплуатации энергетических установок. При аварийных ситуациях с образованием течи в тракте теплоносителя могут реализоваться условия взрывного парообразования на центрах флуктуационной природы [1]. Высокая интенсивность и сосредоточенность взрывного вскипания приводит к особенностям поведения интегральных и локальных характеристик потока.

В процессах истечения горячей жидкости можно выделить два крайних режима: термодинамический равновесный (описываемый в рамках равновесной термодинамики) и, другой, гораздо менее изученный - термодинамически неравновесный. Этот второй режим и является предметом наших исследований. Он наблюдается при истечении из сосуда высокого давления через короткие каналы, у которых отношение длины канала к его диаметру порядка единицы. Этот режим истечения характеризуется высокой скоростью снижения давления в потоке и, как следствие, значительными перегревами жидкости. При

начальных температурах в сосуде ( - температура термодинамической

критической точки) перегревы могут достигать предельных (околоспинодальных) значений и реализуются условия интенсивного гомогенного флуктуационного зародышеобразования (взрывное вскипание). В этом случае скорость рождения пузырьков пара рассчитывается по теории гомогенной нуклеации и достигает значений ■/=1016см"3с~1.

Чрезвычайно быстрый рост частоты гомогенного зародышеобразования с увеличением перегрева приводит к резкому снижению расхода при реализации в канале параметров состояния, соответствующих высоким значениям частоты гомогенного зародышеобразования.

Наряду с поведением расходов вскипающей жидкости несомненный исследовательский и практический интерес представляет реактивная отдача

струи, эволюция форм струи в зависимости от степени перегрева и условий вскипания, а также установление взаимосвязи между этими характеристиками.

В предшествующих исследованиях форм свободной струи вскипающего н-пентана в зависимости от перегрева обнаружен эффект полного развала струи при температуре Т//Тс>0,9, т.е. струя растекалась по внешним стенкам рабочей камеры.

Опыты по измерению реактивной тяги струй органических жидкостей в термодинамически сильно неравновесном режиме истечения показали наличие резкого снижения величины реакции струи в условиях полного развала струи -кризис реактивной силы.

Существуют флуктуационные процессы, в которых возможны крупномасштабные выбросы, сравнимые со средними значениями параметров процесса. Для таких процессов спектральная мощность колебаний имеет обратно пропорциональную зависимость от частоты / (фликкер-шум). В [2] впервые обнаружены интенсивные тепловые флуктуации при смене режимов кипения жидкого азота на тепловом домене высокотемпературного сверхпроводника. Спектр мощности этих флуктуаций изменялся обратно пропорционально частоте. Авторы предложили модель, согласно которой фликкер-шум в системе генерируется в результате взаимодействия неравновесных фазовых переходов в присутствии белого шума. Проблема фликкер-шума имеет фундаментальное значение, поэтому актуален поиск новых систем, в которых возможны флуктуации с шумом и построение новых моделей этого явления.

Цель работы. Изучение влияния взрывного вскипания на реактивную отдачу и форму струи жидкости в термодинамически сильно неравновесном режиме истечения вскипающей жидкости.

Изучение спектральных характеристик флуктуационных процессов в струе сильно перегретой жидкости для выяснения возможностей возникновения фликкерных флуктуаций.

Научная новизна.

Экспериментально показана возможность полного развала струи перегретой жидкости в условиях взрывного вскипания для хладона - 11 и воды.

Определены геометрические условия, необходимые для полного развала струи, при взрывном вскипании в опытах по истечению перегретого хладона - 11 и воды через короткий канал в атмосферу.

Установлена связь скачкообразного (кризисного) изменения реактивной силы с полным развалом струи в опытах по истечению сильно перегретой жидкости.

Найдены высокоинтенсивные низкочастотные макроскопические флуктуации с Ц{ спектром (фликкер-шум) в струе перегретого хладона - 11 при взрывообразном парообразовании.

Показана связь фликкерных флуктуации с неравновесными фазовыми переходами, протекающими в струе сильно перегретой жидкости.

Практическая ценность результатов. В работе предложен способ пересчета реактивных усилий с одного вещества на другие в термодинамически сильно неравновесном режиме истечения. Результаты экспериментального исследования интегральных характеристик потока при фазовой неравновесности могут быть полезными для развития теории фазовых переходов вдали от состояния равновесия. Изучение фликкер-шума, экспериментально обнаруженного в исследованных процессах, представляет интерес для развития теории флуктуационных явлений. Результаты исследований и выявленные зависимости во флуктуационных процессах актуальны для построения методов прогноза катастрофических событий в природных и технических энергонапряженных процессах. Фликкер-шум, присутствующий в системе, указывает на возможность крупномасштабных выбросов. Для систем с развитой флуктуационной природой необходимо проводить спектральную диагностику.

Автор защищает:

- результаты опытов по изучению зависимостей реактивных усилий вскипающей жидкости от начальных параметров (температура, давление) и геометрических условий за выходом из канала, при истечении через короткий канал в атмосферу;

- методику пересчета реактивных усилий с одного вещества на другие с использованием методов термодинамического подобия;

- эффект резкого снижения величины реактивной силы, обусловленный полным развалом струи при ударном режиме вскипания перегретой жидкости;

- результаты экспериментального обнаружения пульсаций плотности и давления в струе перегретой жидкости с спектром.

Апробация работы.

Основные результаты работы были доложены на следующих российских и международных конференциях, симпозиумах, совещаниях и т.д.: II Минский международный форум по тепломассообмену, Минск, 1992 г; Waves In Two-Phase Flows Euromech Colloquium 376, Istanbul, Turkey, 1998; 8-й Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике, Пермь, 2001 г.; 3-я Российская Национальная Конференция по Тепломассообмену, Москва, 2002 г.

По теме диссертации опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения (глава 1), и пяти глав, содержащих основной материал (главы 2-6), заключения (глава 7), списка литературы 100 наименований. Материал изложен на 113 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении сформулированы актуальность темы, поставлена цель, раскрыта научная новизна и практическая значимость работы.

Вторая глава посвящена вопросам физики метастабильного состояния.

В третьей главе описана экспериментальная установка для исследования интегральных и локальных параметров свободных струй вскипающей жидкости, вытекающей через короткий цилиндрический канал с острыми входными кромками из камеры высокого давления в атмосферу. Установка представляет собой устройство периодического действия для работы с водой и органическими жидкостями. Время истечения после однократной заправки составляет Интервалы изменения давления и температуры в рабочей камере перед каналом составляют соответственно 0,15=рд<5,ОМпа, 20<?о<250°С. Диаметр канала а=0,5ММ,

отношение длины канала к его диаметру //У=1,4мм. Рабочая камера через жесткую конструкцию на двух тросиках подвешена к металлической раме.

При истечении жидкости камера смещается от положения равновесия под действием реактивной силы. Датчиком перемещения служит плоская пружина с наклеенными на нее с обеих сторон тензодатчиками. По изменению напряжения регистрируется отклонение рабочей камеры от положения равновесия по обе стороны от начального состояния.

Исследования флуктуаций плотности в свободной струе жидкости проводятся методом фотометрии прошедшего лазерного излучения.

При изучении пульсаций импульса струи пластина с тензодатчиками размещается в окрестности выходного среза канала на пути распространения потока. Схема крепления пластины позволяет различным образом ориентировать ее по отношению к потоку и изменять расстояние между каналом и пластиной.

В четвертой главе приведены результаты экспериментального изучения реактивной отдачи струи вскипающей жидкости в неравновесном режиме истечения. В наших опытах рабочими жидкостями были н-пентан и хладон- 11. Для н-пентана параметры критической термодинамической точки (температура, давление)- Т, = 470К, рс = 3,4 Мпа, для хладона- 11 - Тс = 471К, рс = 4,3 Мпа. Начальные параметры жидкостей в рабочей камере соответствовали линии насыщения и изменялись вплоть до критической точки.

На рис. 1. а показан пример измерения реакции струи Я в условиях взрывного вскипания без развала струи. Временной интервал ВС (определяется временем истечения) соответствует отклонению рабочей камеры, вызванному истечением жидкости, от положения покоя (линия АВ). В средней части имеем установившийся режим истечения. Именно в этот временной промежуток измеряется величина реактивной силы струи. Однако и в этом режиме истечения наблюдаются нерегулярные колебания с заметной амплитудой. В интервале от D до Е проводилась градуировка измерительного датчика.

Аналогичная временная диаграмма процесса истечения приведена на рисунке 1.6 для случая полного развала струи. Рисунок показывает, что после

Рис. 1. а. Временная диаграмма процесса истечения в отсутствие полного развала струи. Хладон -11. То = 130°С, ро =1,48 Мпа.

б. Временная диаграмма процесса истечения при полном развале струи. Хладон -11. То = 165°С, ро =2,8 Мпа.

отпирания рабочего канала (точка В) и установления стационарного режима истечения результирующее силовое воздействие на рабочую камеру имеет отрицательное значение.

Принципиальным является наличие нерегулярных колебаний в установившемся режиме процесса истечения.

I - ^

Рис.2. Форма и размеры фланцев.

Для изучения влияния геометрических условий за выходом из канала в опытах применялись различные прижимные фланцы Геометрические характеристики фланцев воспроизводят различные условия образования течи в стенке трубы или сосуда (рис 2)

Результаты измерений реактивной силы при истечении вскипающего хладона-11 с использованием фланца 1 приведены на рис. За. Расчетные линии на графиках 3 построены для гидравлического режима истечения при начальных параметрах, соответствующих линии насыщения. Часть экспериментальных точек располагается вблизи расчетной прямой. В то же время заметное количество точек выпадает из общего массива. «Выпавшие» точки соответствуют отрицательным значениям реактивной силы. Как показали наблюдения, отрицательная реактивная тяга соответствует полному развалу струи.

При полном развале струи в окрестности выходного сечения канала формируется область с пониженным давлением. Это показали измерения статического давления у передней и задней стенки рабочей камеры. В результате

возникает дополнительная сила, направленная в сторону, противоположную от реактивной силы струи и сравнимая по величине с реакцией струи. Изменение геометрии внешних поверхностей камеры приводит к изменению величины интегральной силы внешнего давления и результирующая сила на камеру может быть положительной.

Н.Н

О 2 4 Ар=Р(гРа,

МПа

Рис. 3. Зависимость реактивной силы R от перепада давления

при истечении с линии насыщения: а- хладон-11, фланец 1; б- н-пентан, фланец 2; с- хладон-11, фланец 3.

С повышением температуры жидкости полный развал струи сменяется схлопнутым, параболическим видом струи, напоминающим газовую струю. При этом переходе от одной формы струи к другой одновременно происходит резкое увеличение величины реактивной силы - экспериментальные точки вновь ложатся вблизи расчетной прямой.

На рис. 3.б представлены результаты экспериментального изучения реактивной отдачи н-пентана, полученные для фланца 2. Можно отметить хорошее совпадение экспериментальных данных с расчетом. Полученные данные находятся в согласии с результатами опытов по изучению реактивной тяги струи вскипающей воды, приведенными в [3].

Результаты измерений реактивной отдачи струи вскипающего хладона-11 с фланцем 3 для начальных параметров, соответствующих линии насыщения, приведены на рис.3с. Видно, что за исключением двух точек экспериментальные данные близки к расчетной прямой. Выпавшие точки соответствуют полному развалу струи. Для данной выходной геометрии полный развал наблюдается в узком температурном интервале - Начальные температуры двух указанных точек равны 155°С и 157°С Т(/Г^0,91. С фланцем 3 проведены аналогичные измерения для струи вскипающего н-пентана. Реактивная тяга н-пентана почти полностью повторила результаты опытов с хладоном-11. Отличие состояло в том, что полный развал был более устойчив и охватывал больший участок параметров состояния AT&IQK.

На рис. 4. результаты опытов по измерению реактивной силы представлены в безразмерных координатах. В качестве масштаба давления выбрано давление в термодинамической критической точке реактивной силы - значение в приближении гидравлического режима истечения для начального давления Р(лРс- Из рисунка видно, что большинство измеренных значений реактивной силы для разных веществ близки к прямой, рассчитанной для гидравлического режима истечения.

Данные для воды взяты из работы где представлены результаты опытов с геометрией выходного фланца, подобной геометрии фланца 2 на рис.2. В отсутствии нормальной плоскости вблизи выходного сечения канала в опытах [3] развал струи воды не наблюдался. На рисунке также помещены приведенные экспериментальные данные, взятые с рис. 3б, для фланца 2, которые хорошо согласуются с расчетной зависимостью. Для фланца 1 использованы результаты опытов Исаева О.А. с н-пентаном, приведенные в работе [4]. В этом

Рис.4. Относительная реактивная сила струй вскипающих жидкостей, истекающих через короткий канал в атмосферу, для различных конфигураций выходных фланцев, представленных на рис. 2: 1 - хладон -11 (фланец 1); 2 - н-пентан [4] (фланец 1); 3 - вода [3] (фланец 2); 4 - н-пентан (фланец 2); 5 - н-пентан (фланец 3); 6 - хладон -11 (фланец 3); сплошная линия - расчет в гидравлическом приближении.

случае отрицательные значения реактивной отдачи находятся в интервале относительных давлений от 0,4 до 0,6, что соответствует температурному интервалу от 135 до 160°С. В опытах с фланцем 3 безразмерные данные для н-пентана и хладона - 11 близки.

Опыты по измерению реактивной отдачи струи вскипающей жидкости показали, что величина реактивной силы коррелирует с формой струи. Это обстоятельство можно рассматривать как одно из оснований для изучения эволюции форм струи перегретой жидкости с ростом температуры в

термодинамически сильно неравновесном режиме истечения. Несомненно и то, что изучение форм вскипающей струи имеет самостоятельное значение.

В пятой главе представлены результаты экспериментального изучения воздействия различных режимов вскипания на форму распыла струи воды и выявлении влияния ряда геометрических факторов входа и выхода из канала на процесс распыла.

Рис. 5.а

Рис.5.б.

Рис. 5.а Фазовая диаграмма воды (С- критическая точка воды): 1- линия насыщения; 2 - спинодаль; 3 - состояние перегретой воды при ^=102°м АА'- изоэнтропа.

Рис.5.б. Зависимость частоты зародышеобразования ]{р, Т), от температуры при атмосферном давлении для воды. Сплошная линия 1 - расчет по теории гомогенной нуклеации, точки -экспериментальные данные.

Для проведения опытов по истечению горячей воды использовалась рабочая камера, аналогичная той, на которой выполнялись измерения реактивной отдачи

струи. Только в данном случае камера имела более толстые стенки, что позволяло работать при более высоких давлениях и температурах, и была жестко закреплена. В качестве основного насадка использовался цилиндрический канал диаметром Термодинамические условия проведения

опытов по истечению в атмосферу приведены на фазовой диаграмме воды в координатах Т, р (рис. 5.а). Кружками на рисунке показаны начальные состояния воды в рабочей камере (температура То, давление ро). Температура Т0 изменялась ступенчато вдоль линии насыщения и по изобарам ^?0=6МПа и ро=10МПа. Адиабата АА'- показывает изменение параметров в потоке воды на входном участке канала. Конечная точка этой прямой А'- соответствует перегретому (метастабильному) состоянию жидкости. Такое «беспрепятственное» прохождение жидкостью линии насыщения возможно вследствие высокой скорости снижения давления в потоке - р ~ 105 - 106 МПа/с [5]. За время прохождения нашего канала жидкость остается практически в однофазном состоянии, поскольку это время меньше или сравнимо со средним

временем ожидания жизнеспособного зародыша пара Т для температур Т<280°С. Согласно теории гомогенной нуклеации для атмосферного давления только при приведенных температурах скорость рождения пузырьков пара

■У>1см'3с'. Следовательно, большой температурный интервал от 100°С до 310°С должен был бы иметь теоретически весьма низкие значения 7. Однако, хорошо известно, что воду очень трудно перегреть [5]. Это объясняется достаточно высокими значениями частоты нуклеации 7 (на несколько порядков выше, чем в органических жидкостях при тех же значениях ) в перегретой воде при

температурах Т<310°С [5]. На рис. 5б представлены экспериментальные данные кинетики вскипания воды при атмосферном давлении, полученные разными авторами. О сохранении метастабильного состояния в пределах канала имеются и косвенные свидетельства: опыты по изучению расходов вскипающей воды при истечении через короткий канал показали, что поведение расхода

подчиняется закономерностям гидравлического режима истечения холодной (не вскипающей) воды для температур Т<280°С.

Во время опытов производились фотографирование струй, измерение угла распыла (угол между внешними видимыми границами струи) и визуальные наблюдения. На основании анализа фотографий и наблюдений были выделены несколько форм струи, соответствующие различным механизмам разрушения струй. Так, при (рис. 6а) струя похожа на струю холодной, не

вскипающей жидкости. Другими словами, при перегревах не

обнаруживаются даже отдельные пузыри на расстояниях равных нескольким десяткам диаметров струи. У второй группы фотографий (рис. 6б) - 50К< ДТ < 90К; Ю'см^с"^ J < 108 СМ3С!, - уже заметно влияние фазовых превращений на форму струи. Механизм разрушения струи при этих перегревах преимущественно связан с барокапиллярной неустойчивостью поверхности струи. При этих же температурах в потоке можно обнаружить действие отдельных центров объемного вскипания. Многообразие проявлений воздействия двух указанных механизмов характерно для данного диапазона перегревов.

С ростом перегрева выше 90К число объемных центров кипения в воде достигает таких значений, что реализуются частоты зародышеобразования 7>108см"3с"'. Это приводит к тому, что с повышением температуры жидкости в струе монотонно растет угол распыла (рис. 6в). Увеличение угла раскрытия струи происходит до температуры В процессе наблюдений было установлено,

что струя имеет форму полого конуса, т. е. парожидкостная среда распределена в основном по образующим конуса и практически отсутствует вдоль его оси. Это, по-видимому, связано с интенсивным объемным вскипанием на гетерогенных центрах в потенциальном ядре струи и разбросом массы в радиальном направлении.

На следующей паре фотографий для интервала температур от до

показан полный развал струи - угол раскрытия конуса струи и

определяется геометрией прижимного фланца. На рис. 6г дан вид сбоку струи

Рис.6. Формы струи вскипающей воды.

воды для 7дг=230оС и на рис. 6д - вид спереди для той же температуры. Ранее полный развал струи вскипающей жидкости был обнаружен в опытах с н-пентаном. В том случае полный развал наблюдался при температурах Тц>0,9Тси был обусловлен ударным режимом вскипания. В данном случае полный развал происходил при приведенных температурах То /Тс от 0,75 до 0,85 и не может быть объяснен в рамках теории гомогенной нуклеации. Согласно рис.5б вода проявляет на практике необычно высокую интенсивность гетерогенного

зародышеобразования в отмеченном температурном интервале. Эти частоты активации гетерогенных центров обеспечивают интенсивное

объемное вскипание, которое, согласно рассуждениям, проведенным выше, происходит за выходным срезом канала. При этом струя приобретает форму

полого конуса с углом при вершине (угол распыла) СС 120°. Такая форма струи становится неустойчивой при наличии стенки, перпендикулярной оси струи (роль стенки выполняет прижимной фланец), и струя примыкает к плоскости фланца в соответствии с эффектом Коанда (явление прилипания струи после точки отрыва при протекании жидкости вблизи стенки). Наши измерения угла распыла струи воды , при котором происходит скачкообразный переход к полному развалу струи, находятся в полном соответствии с данными, полученными для н-пентана. Опыты по изучению полного развала струи воздуха были проведены ранее другими авторами. Эти опыты показали, что необходимыми условиями полного развала газовой струи являются наличие полого конуса струи и нормальной плоскости за выходным срезом канала. В аэродинамических опытах полый конус струи обеспечивался или предварительной закруткой потока, или введением в поток раздаточного конуса за выходным срезом канала. В наших же опытах полый конус струи получался в результате интенсивного объемного вскипания.

На фотографиях в температурном интервале от до

становится заметна осевая составляющая струи и струя приобретает форму близкую к чисто газовой на рис. 6е.

Также были проведены опыты по изучению форм свободной струи хладона -11 и н-пентана в зависимости от начальных условий в рабочей камере и выделены следующие характерные формы: цилиндрическая, коническая и параболическая. Обнаружен полный развал струи при температурах близких к

0,9ГС.

Наблюдения над струей показали, что в ней имеются значительные флуктуации. Например, заметно флуктуировал угол раскрытия конусообразной струи, изменялась координата вершины конуса струи, хаотически менялась локальная плотность (паросодержание) в двухфазной струе. При измерении

реактивной отдачи струи в стационарном режиме истечения наблюдались значительные нерегулярные колебания рабочей камеры.

Шестая глава посвящена изучению флуктуации плотности и давления в струе вскипающей жидкости.

Б, произв. ед.

Рис. 7. Фотографии струй вскипающего фреона -11. (а) Гд=353К;( Ь) - 7>393К;(с) Г„=433К.

1С?

10"

10

10'

-хГЛ'

10" , 10

10

\в

/;гц

Рис. 8. Спектры мощности флуктуаций при вскипании струи перегретого фреона-11: а - «холодная» струя, Ь -вскипание за выходом из канала, с - взрывное вскипание в канале.

В опытах флуктуации плотности в струе вскипающего хладона-11 исследовались методом фотометрии прошедшего лазерного излучения.

По полученным данным методом быстрого Фурье преобразования находились спектры мощности флуктуаций. При истечении холодной цилиндрическая струя) струи спектр мощности флуктуаций имел вид белого шума, для которого характерно равномерное распределение интенсивности флуктуации по частотам. Такой вид спектра приведен на рис.8.а. С повышением начальной температуры жидкости при объемном вскипании в конусообразной струе наблюдался рост низкочастотной составляющей спектра рис.8.б. В области низких частот зависимость спектральной плотности от частоты была близка к При дальнейшем увеличении начальной температуры жидкости в рабочей камере вершина конуса (место вскипания) приближалась к выходному срезу канала. В этом случае, при неизменном положении прохождения луча через струю, граница перехода от белого шума к зависимости сдвигалась в сторону более высоких частот, т.е. частотный интервал фликкер-шума расширялся. При достижении условий взрывного вскипания перегретой жидкости в пределах канала фликкер-шум наблюдался на протяжении более четырех десятичных порядков изменения частоты рис 8.с.

На рис.7 показаны три основных вида струй, которым соответствуют спектры мощности рис.8.

Более важным, с практической точки зрения, предредставляется изучение пульсаций давления струи перегретой жидкости. Пульсации импульса струи регистрировались с помощью тензорезисторов, наклеенных на гибкую пластину с собственной частотой колебаний ^ ~ 80 Гц. По полученным данным методом быстрого Фурье-преобразования находились спектры мощности флуктуации. Помещая гибкую пластину с датчиком в различные участки вскипающей струи, производили локальные измерения пульсаций импульса в струе. Рабочей жидкостью был хладон-11. Начальные состояния в рабочей камере изменялись вдоль линии насыщения вплоть до критической точки.

Результаты опытов по изучению пульсаций импульса в струе вскипающей жидкости подтвердили наличие тех же самых закономерностей в поведении спектров мощности пульсаций, которые были обнаружены при изучении

прошв, ед.

_I_I_I_I_

ю"2 ю"1 10° ю1

£ Гц

Рис. 9. Спектр мощности пульсаций давления в струе при тензометрических

измерениях.

колебаний во вскипающей струе фотометрическим методом. При малых перегревах и цилиндрической форме струи отдельные акты вскипания генерировали в струе импульсы, спектр которых не зависел от частоты, т. е. имел характер белого шума. В условиях взрывного вскипания спектр мощности флуктуаций импульса имел обратно пропорциональную зависимость от частоты в низкочастотной области. Причем в данных опытах были измерены не только пульсации продольной составляющей импульса, но и поперечной. Фликкер - шум присутствовал в обоих случаях и имел примерно одинаковую интенсивность.

Из результатов опытов по изучению пульсаций в струе перегретой жидкости следует, что существует прямая связь между генерацией фликкер-шума

10/ 10"' ш3 ш5 ю-7

в струе и интенсивным объемным вскипанием на гетерогенных и гомогенных центрах. Фликкер-шум, обнаруженный в струе при релаксации жидкости из метастабильного состояния, возникает в условиях неравновесных фазовых переходов, поскольку интенсивное и сосредоточенное фазовое превращение в потоке рассматривается нами как неравновесный фазовый переход.

Проведенные экспериментальные исследования показывают, что \Ц шум может возникнуть в кипящих системах с взаимодействующими неравновесными фазовыми переходами. При этом существенным является развитая флуктуационная природа процесса, что проявляется в генерации фликкер - шума.

Возможность пульсаций с фликкерным спектром мощности следует учитывать при прогнозировании энергонапряженных процессов различной природы: при интенсификации процессов теплообмена, при конструировании и эксплуатации энергетического оборудования, в частности струйных устройств с использованием двухфазных потоков; при анализе возможных последствий аварийных разгерметизаций аппаратов и трубопроводов с горячей жидкостью.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Основные результаты комплексного экспериментального изучения стационарных адиабатных потоков вскипающей жидкости в термодинамически сильно неравновесном режиме истечения в условиях интенсивного парообразования на флуктуационных центрах (взрывное вскипание) состоят в следующем:

1. Создана экспериментальная лабораторная установка и отлажена методика измерений динамических характеристик струи перегретой жидкости. Проведены опыты с н - пентаном, хладоном - 11 и водой.

2. Обнаружено резкое снижение величины реактивной силы струи горячей жидкости в интервале начальных температур, соответствующих области взрывного вскипания, в опытах с хладоном - 11 по изучению зависимости реакции струи от перепада давления на коротком канале при изменении начальных состояний вдоль линии насыщения. Установлена связь скачкообразного падения реактивной силы с полным

развалом струи. Предложено обобщение экспериментальных данных по реактивной отдаче струи.

3. Изучена эволюция форм струи вскипающей воды, истекающей в атмосферу, с ростом начальных параметров (температуры и давления) в рабочей камере. Обнаружен полный развал струи. Показано, что полное раскрытие струи обусловлено как интенсивным объемным вскипанием, так и взаимодействием струи с нормальной плоскостью за выходным срезом канала (эффект Коанда).

4. Установлена термодинамическая обусловленность (взрывное вскипание) кризисного поведения интегральных характеристик (реактивной силы и формы струи) потока вскипающей жидкости в условиях предельной метастабильности.

5. Проведено экспериментальное изучение спектральных характеристик локальных пульсаций плотности и давления в струе перегретого хладона - 11 в критических режимах течения. Установлено, что в исследованных процессах присутствуют высокоэнергетичные низкочастотные пульсации с 1//- спектром, что означает возможность крупномасштабных выбросов в системе.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Решетников А.В., Исаев ОА., Мажейко Н.А., Буланов Н.В. Развал струи вскипающей воды // Тепломассообмен: Материалы Международного форума по тепломассообмену Минск, 18 -22 мая 1992. Минск: Ин-т тепломассообмена им. А.В. Лыкова АН Беларуси. 1992. Т. 4, ч. 1. С. 115117.

2. Решетников А.В., Мажейко Н.А., Скрипов В.П. Струи вскипающих жидкостей //ПМТФ. 2000. Т.41. №3. С. 125-132.

3. Reshetnikov A. V., Mazheiko N. A., Skripov V. P. Jets of boiling-up liquid: form, flow rate and dynamic reaction versus the initial T, p-parameters and conditions of outlet to the atmosphere // Waves in two-phase flows. Euromech Colloquim 376, April 27-30, 1998. Istanbul. Book of abstracts. P.82-83.

4. Мажейко Н.А., Решетников А.В., Скрипов В.П. Форма и реактивная отдача струи вскипающей жидкости // Метастабильные состояния и фазовые переходы. Екатеринбург, 2001. С. 18-26.

5. Решетников А. В., Скрипов В. П., Мажейко Н. А., Скоков В.Н., Коверда В.П. l/f-флуктуаций в кризисных режимах течения перегретой жидкости. // Теплофизика высоких температур. 2002.Т.40. №3 С.481-484.

6. Решетников А. В., Мажейко Н. А., Коверда В. П., Скоков В.Н. Скрипов В. П., Уймин А. А. Фликкер-шум в струе перегретой жидкости. ДАН. 2001. Т. 380, №2. С. 176-178.

7. Решетников А. В., Скоков В.Н., Коверда В. П., Скрипов В. П., Мажейко Н.А., Виноградов А.В. Фликкер-шум и самоорганизованная критичность в кризисных режимах кипения.// ПМТФ. 2002.Т. 41. №1. С. 131-136.

8. Решетников А. В., Мажейко Н. А., Скрипов В. П., Скоков В.Н., Коверда В. П. Реактивная отдача и пульсации давления с 1/f спектром мощности в условиях взрывного вскипания струй перегретой жидкости // ТВТ. 2002. Т.40. С. 756-760.

9. Решетников А. В., Скрипов В. П., Коверда В. П., Скоков В.Н., Мажейко Н. А., Виноградов А.В. Фликкер-шум в струях перегретой жидкости// Труды третьей российской национальной конференции по теплообмену. 21-25 октября 2002. Москва.Изд-во МЭИ. Т. 4. С. 158-161.

lO.Skokov V. N., Koverda V. P., Reshetnikov A. V., SkripovV. P., Mazheiko N. A., and Vinogradov A. V. 1/f noise and self-organized criticality in crisis regimes of heat and mass transfe // International Journal of Heat and Mass Transfer. May 2003.V.46.N.10.P.1879-1883.

Цитированная литература

1. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость. М.: Наука, 1972.312 с.

2. Коверда В.П., Скоков В.Н., Скрипов В.П. 1/f - шум в критическом неравновесном фазовом переходе // Письма в ЖЭТФ. 1996. Т.63.Вып.9. С.739.

01. Оу

3. Виноградов В. Е., Синицын Е. Н. , Скрипов В.П. Расходные и тяговые характеристики потока вскипающей воды, истекающей через короткие сопла Лаваля // Теплоэнергетика. 1987. №6. С. 56-57.

4. Исаев О.А., Неволин М. В., Баранчиков Д. В., Скрипов В.П. Реакция струи вскипающей жидкости при истечении в атмосферу // Ин-т теплофизики УрО АН СССР. Свердловск, 1988. Деп. в ВИНИТИ ЗОЛ 1.88, № 8446-В88.

5. Павлов П.А. Динамика вскипания сильно перегретых жидкостей. -Свердловск: УрО АН СССР, 1988. -244с.

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

Подписано в печать 24.02.2005 Формат 60x84 1/16 Бумага писчая

Офсетная печать Тираж 100 Заказ № 29

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира 19

Основные обозначения и сокращения.

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

2.1. Перегретое состояние жидкости. Область существования перегретой жидкости.

2.2. Условия равновесия и работа образования пузырька пара в жидкости.

2.3. Кинетика гомогенной нуклеации. Ударный режим вскипания.

2.4. Критическая точка. Термодинамическое подобие.

2.5. Расходы.

2.6. Реактивная сила.

2.7. Формы струй вскипающей жидкости.

2.8. Основные представления о фликкер-шуме. Примеры экспериментальных реализаций 1/Т флуктуаций в кипящих системах.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ПО ИЗУЧЕНИЮ ИНТЕГРАЛЬНЫХ И ЛОКАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СВОБОДНОЙ СТРУИ ВСКИПАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ПРИ ИСТЕЧЕНИИ В АТМОСФЕРУ.

3.1. Методика проведения эксперимента.

3.2. Градуировка датчика реактивной силы.

3.3. Исследования флуктуаций.

3.4 Погрешность результатов измерений.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ РЕАКТИВНОЙ ОТДАЧИ СТРУИ ВСКИПАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ В

НЕРАВНОВЕСНОМ РЕЖИМЕ ИСТЕЧЕНИЯ.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФОРМ СТРУИ ВСКИПАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ.

5.1. Формы струй вскипающей воды.

5.1.1. Результаты и обсуждение.

5.2. Опыты с хладоном-11 и и-пентаном.

6. 1 /^ФЛУКТУАЦИИ В СТРУЕ ВСКИПАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ

ПРИ ВЫСОКИХ ПЕРЕГРЕВАХ.

В энергетике и химических производствах часто приходится иметь дело с большими массами жидкости, в которых накоплена значительная избыточная энергия (энтальпия). Аварийное разуплотнение емкостей с такими жидкостями может вызвать взрывообразное парообразование и, как следствие, преобразование энтальпии в разрушительную механическую энергию.

При проектировании систем локализации такой аварии, оценке воздействия вытекающей среды на элементы конструкции необходимы знания о процессе выброса вскипающей жидкости.

При разуплотнении емкости, содержащей высокоэнтальпийный жидкий теплоноситель, выброс происходит в сильноградиентных полях давления и температуры с большими скоростями и сопровождается фазовым переходом жидкость-пар в потоке. Соотношение между массами жидкости и пара в потоке меняется в широких пределах. Сложность теоретического описания такой системы обусловлена в первую очередь массообменом между сосуществующими фазами и степенью метастабильности (глубины захода в область перегретых состояний) жидкости в начальной стадии фазового перехода жидкость-пар.

В реальных ситуациях поведение двухфазной парожидкостной системы, как правило, не укладывается в рамки классической равновесной термодинамики. Парообразование в потоке происходит с отклонением среды от фазового равновесия, начальная стадия накопления пара в потоке сопровождается заходом жидкости в область метастабильных (перегретых) состояний.

Термодинамическая неравновесность вскипающих потоков обусловлена ограниченностью числа центров парообразования и конечностью скорости роста паровой фазы. Таким образом, вопрос массообмена предполагает рассмотрение двух взаимосвязанных вопросов: физики метастабильного состояния и кинетики образования центров парообразования. Плотность числа центров кипения, задающая скорость генерации паровой фазы, является величиной плохо поддающейся учету, она существенно нерегулярна и сильно зависит от давления и температуры. Поэтому полезно исследовать предельные случаи двухфазных течений: близкие к термодинамически равновесным и предельно неравновесные, для последних разработана и прошла достаточно полную проверку теория гомогенной нуклеации [1] для квазистационарных условий. Примером последнего является истечение жидкости из сосуда высокого давления в атмосферу через короткий канал.

Пионерские результаты экспериментального изучения существенно неравновесного адиабатного стационарного потока н-пентана и и-гексана через канал <1=0,5мм опубликованы в работе [2]. При температуре Т(/Тс>0.9 обнаружено резкое снижение расхода жидкости. Установлено, что температура и эффективное давление в насадке (найденное по экспериментальным расходам), определяющее расход, соответствуют области взрывного вскипания жидкости. В работах [3,4] получены аналогичные результаты в опытах с водой для каналов диаметром несколько миллиметров.

Наряду с поведением расходов вскипающей жидкости теоретический и практический интерес представляют реактивная отдача струи, эволюция форм струи в зависимости от степени перегрева и условий вскипания, а также установление взаимосвязи между этими характеристиками.

Последующие исследования показали, что поведение свободной струи за пределами канала имеет особенности. В работах [5,6] предпринято исследование форм свободной струи вскипающей жидкости в зависимости от перегрева и обнаружен эффект полного развала струи при температуре То/Тс>0.9, т.е. струя растекается по внешним стенкам конструкции.

Измерения реактивной тяги [7] показали наличие аномального отрицательного значения при тех же температурах.

Использование предельных и критических тепловых нагрузок в элементах энергетического оборудования требует исследования не только средних значений теплофизических параметров процессов, но и хаотических флуктуационных отклонений от средних значений этих параметров.

Существуют флуктуационные процессы, в которых возможны крупномасштабные выбросы, сравнимые со средними значениями параметров процесса. Для таких процессов спектральная мощность колебаний имеет обратно пропорциональную зависимость от частоты Г (фликкер-шум). В [8] впервые обнаружены интенсивные тепловые флуктуации при смене режимов кипения жидкого азота на тепловом домене высокотемпературного сверхпроводника. Спектр мощности этих флуктуаций изменялся обратно пропорционально частоте. Авторы предложили модель, согласно которой фликкер-шум в системе генерируется в результате взаимодействия неравновесных фазовых переходов в присутствии белого шума. В системах, с изменением спектральной мощности по закону 1/^ отсутствует характерный временной масштаб и в результате эволюции система оказывается в состоянии самоорганизованной критичности [9]. Проблема фликкер-шума имеет фундаментальное значение, поэтому актуален поиск новых систем, в которых возможны флуктуации с 1/£-шумом и построение новых моделей этого явления.

Цель работы.

Изучение влияния взрывного вскипания на реактивную отдачу и форму струи жидкости в термодинамически сильно неравновесном режиме истечения вскипающей жидкости.

Изучение спектральных характеристик флуктуационных процессов в струе сильно перегретой жидкости для выяснения возможностей возникновения фликкерных флуктуаций.

Научная новизна.

Экспериментально показана возможность полного развала струи перегретой жидкости в условиях взрывного вскипания для хладона - 11 и воды.

Определены геометрические условия, необходимые для полного развала струи, при взрывном вскипании в опытах по истечению перегретого хладона - 11 и воды через короткий канал в атмосферу.

Установлена связь скачкообразного (кризисного) изменения реактивной силы с полным развалом струи в опытах по истечению сильно перегретой жидкости.

Найдены высокоинтенсивные низкочастотные макроскопические флуктуации с \И спектром (фликкер-шум) в струе перегретого хладона - 11 при взрывообразном парообразовании.

Показана связь фликкерных флуктуаций с неравновесными фазовыми переходами, протекающими в струе сильно перегретой жидкости.

Практическая ценность результатов.

В работе предложен способ пересчета реактивных усилий с одного вещества на другие в термодинамически сильно неравновесном режиме истечения. Результаты экспериментального исследования интегральных характеристик потока при фазовой неравновесности могут быть полезными для развития теории фазовых переходов вдали от состояния равновесия. Изучение фликкер-шума, экспериментально обнаруженного в исследованных процессах, представляет интерес для развития теории флуюуационных явлений. Результаты исследований и выявленные зависимости во флуктуационных процессах актуальны для анализа энергонапряженных процессов. Фликкер-шум, присутствующий в системе, указывает на возможность крупномасштабных выбросов. Для систем с развитой флуктуационной природой необходимо проводить спектральную диагностику.

Автор защищает: результаты опытов по изучению зависимостей реактивных усилий вскипающей жидкости и формы струи от начальных параметров (температура, давление) и геометрических условий за выходом из канала, при истечении через короткий канал в атмосферу; методику пересчета реактивных усилий с одного вещества на другие с использованием методов термодинамического подобия; эффект резкого снижения величины реактивной силы, обусловленный полным развалом струи при ударном режиме вскипания перегретой жидкости; результаты экспериментального обнаружения пульсаций плотности и давления в струе перегретой жидкости с 1/Т спектром.

Апробация работы.

Основные результаты работы были доложены на следующих российских и международных конференциях,симпозиумах, совещаниях и т.д.: II Минский международный форум по тепломассообмену, Минск, 1992 г; Waves In Two-Phase Flows Euromech Colloquium 376, Istanbul, Turkey, 1998; 8-й Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике, Пермь, 2001 г.; 3-я Российская Национальная Конференция по Тепломассообмену, Москва, 2002 г.

Основные результаты комплексного экспериментального изучения стационарных адиабатных потоков вскипающей жидкости в термодинамически сильно неравновесном режиме истечения в условиях интенсивного парообразования на флуктуационных центрах (взрывное вскипание) состоят в следующем:

1. Создана экспериментальная лабораторная установка и отлажена методика измерений динамических характеристик струи перегретой жидкости. Проведены опыты с н - пентаном, хладоном - 11 и водой.

2. Обнаружено резкое снижение величины реактивной силы струи горячей жидкости в интервале начальных температур, соответствующих области взрывного вскипания, в опытах с хладоном — 11 по изучению зависимости реакции струи от перепада давления на коротком канале при изменении начальных состояний вдоль линии насыщения. Установлена связь скачкообразного падения реактивной силы с полным развалом струи. Предложено обобщение экспериментальных данных по реактивной отдаче струи.

3. Изучена эволюция форм струи вскипающей воды, истекающей в атмосферу, с ростом начальных параметров (температуры и давления) в рабочей камере. Обнаружен полный развал струи. Показано, что полное раскрытие струи обусловлено как интенсивным объемным вскипанием, так и взаимодействием струи с нормальной плоскостью за выходным срезом канала (эффект Коанда).

4. Установлена термодинамическая обусловленность (взрывное вскипание) кризисного поведения интегральных характеристик (реактивной силы и формы струи) потока вскипающей жидкости в условиях предельной метастабильности.

5. Проведено экспериментальное изучение спектральных характеристик локальных пульсаций плотности и давления в струе перегретого хладона - 11 в критических режимах течения. Установлено, что в исследованных процессах присутствуют высокоэнергетичные низкочастотные пульсации с 1//- спектром, что означает возможность крупномасштабных выбросов в системе.

Возможность изменения формы струи и реактивной силы, а также пульсаций с фликкерным спектром мощности следует учитывать при прогнозировании энергонапряженных процессов различной природы: при интенсификации процессов теплообмена; при конструировании и эксплуатации энергетического оборудования, в частности струйных устройств с использованием двухфазных потоков; при анализе возможных последствий аварийных разгерметизаций аппаратов и трубопроводов с горячей жидкостью.

Автор выражает благодарность академику В.П. Скрипову, д.ф.-м.н. A.B. Решетникову, д.ф.-м.н. В.Н. Скокову за постоянное внимание и поддержку в выполнении настоящей работы, а также Р.Г. Исмагилову и аспиранту A.B. Виноградову за помощь в выполнении работы.

1. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость. М.: Наука, 1972.312 с.

2. Шуравенко H.A., Исаев O.A., Скрипов В.П. Взрывное вскипание перегретой жидкости при течении через короткие насадки // ТВТ. 1975. Т.13, № 4. С.896-898.

3. Хлесткин Д.А. Определение расходов метастабильной жидкости // Теплоэнергетика. 1978. № 1. С.78-80.

4. Хлесткин Д.А., Коршунов A.C., КанишевВ.П. Определение расходов воды высоких параметров при истечении в атмосферу через цилиндрические каналы // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, 1978. № 5. С.126-132.

5. Исаев O.A., Шуравенко H.A. Исследование формы распыла струи с ростом перегрева жидкости на выходе из насадка // Теплофизические свойства жидкостей и взрывное вскипание. Свердловск. 1976. С. 85-97.

6. Исаев O.A., Неволин М.В., Уткин С. А. Форма распада свободной струи вскипающей жидкости // Термодинамика метастабильных систем. Свердловск. 1989.С. 33-39.

7. Исаев O.A., Неволин М. В., Скрипов В.П., Уткин С. А. Реакция струи вскипающей жидкости //ТВТ. 1988. Т. 26.№5.С.1028-1030.

8. Коверда В.П., Скоков В.Н., Скрипов В.П. 1/f шум в критическом неравновесном фазовом переходе // Письма в ЖЭТФ. 1996. Т.63.Вып.9. С.739.

9. Р. Коверда В. П., Скоков В. Н., Скрипов В. П. 1/f при неравновесном фазовом переходе. Эксперимент и математическая модель. // ЖЭТФ. 1998. Т. 113, вып. 5. С. 1748 -1757.

10. Ю.Скрипов В.П., Ермаков Г.В. Давление пара в зародышевом пузырьке. // Коллоидный журнал. 1967. Т. 29. №5. С.724-727.

11. П.Павлов П. А., Никитин Е.Д. Кинетика зародышеобразования в перегретой воде //ТВТ. 1980. Т.18. № 2. С.354-357.

12. Никитин Е.Д., Павлов П.А. Плотность центров парообразования в воде на платиновом нагревателе //ТВТ. 1980. Т.18, № 6. С.1237-1241.

13. З.Павлов П.А., Никитин Е.Д. Плотность центров кипения при высоком перегреве жидкости // Перегретые жидкости и фазовые переходы. Свердловск, 1979. С.22-27.

14. Павлов П.А., Попель П.С. Плотность центров парообразования в объеме перегретой воды // Теплофизические свойства жидкостей и взрывное вскипание. Свердловск, 1976. С.59-64.

15. Теплофизические свойства жидкостей в метастабильном состоянии // Скрипов В.П., СиницынЕ.Н., Павлов И.А. и др. М.: Атомиздат, 1980. 208 с.

16. Павлов П.А., Скрипов В.П. Вскипание жидкости при импульсном нагреве. 1. Методика эксперимента с тонкими проволочками // ТВТ. 1965. Т.З, №1. С.109-114.

17. Скрипов В.П., Павлов П.А., Синицын В.И. Вскипание жидкости при импульсном нагреве. 2. Опыты с водой, спиртами, н-гексаном и нонаном // ТВТ. 1965. Т.З, №5. С.722-726.

18. Павлов П.А., Скрипов В.П. Парообразование при импульсном нагреве жидкости // ИЖФ. 1967. Т.12, №4. С.503-507.

19. Павлов П.А., Скрипов В.Н. Ударный режим вскипания // Атомная и молекулярная физика. Свердловск, 1971. С.55-58.

20. Павлов П.А. Ударный режим вскипания // Фазовые превращения в метастабильных системах. Свердловск, 1983. С.3-10.

21. Павлов П.А. Метод исследования высоких частот спонтанного рождения пузырьков в перегретой жидкости // Термодинамические исследования метастабильных жидкостей. Свердловск, 1986. С. 3948.

22. Skripov V.P., Pavlov P.A., Sinitain E.N., Shuravenko N.A., Isaev O.A. Shock boiling-up in flowing liquids I I Proceeding of 1978 International seminar. Momentum, heat and mass transfer in two-phase energy and chemical systems. Dubrovnik, Yugoslavia.

23. Нигматуллин Р.И. Динамика гетерогенных сред. // Препринт. -Новосибирск, 1984.- 62 с.

24. Линхард, Аламгир, Трела. Начальная стадия снижения давления горячей воды при внезапном сбросе высокого давления // Теплопередача. 1978. Т.100, №3. С.93-106.

25. Филиппов JI.H. Подобие свойств веществ. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978. 256с.

26. Levy S. Steem slip theoretical prediction from momentum model // Journal of Heat Transfer. 1960. V.82. P.l 13-121.

27. Леви. Расчет двухфазного критического расхода // Теплопередача. 1965. №1. С. 34-69.

28. Муди. Максимальный расход однокомпонентной двухфазной смеси // Теплопередача. 1965. №1. С. 160-170.

29. Fauske Н.К. Contribution to the theory of two-phase, one component critical flow // ANI-6633. USAEC Research and Development Report. TiD-4500. Oct. 1962.

30. Фисенко B.B. Критические двухфазные потоки. M.: Атомиздат, 1978. 160c.31.0gasawara H. A theoretical approach to two-phase critical flow // Bull, of JSME. 1969. V.12.N52. P.848-856.

31. ZaIoudek F.R. The low presseure critical discharge of Stream-Water mixtures from pipes // HW-68936. Hanford Atomic Prodacts Operation. 1961.

32. Непгу R.E., Fauske H.K. McComas S.T. Two-phase critical flow at low qualities. Part 1. Experimental // Nucl. Sei. and Engng. 1970. V.41. N1. P.79-91.

33. Алешин B.C., Калайда Ю.А., Фисенко B.B. Исследование адиабатного истечения воды через цилиндрические каналы // Атомная энергия. 1975. Т.38, № 6. С.375-378.

34. Алешин B.C. Некоторые особенности структуры потока при критическом режиме истечения вскипающей воды через цилиндрические каналы //Атомная энергия. 1979. Т.47, №1. С. 12-15.

35. Мальцев Б.К., Хлесткин Д.А., Келлер В.Д. Экспериментальное исследование истечения насыщенной и недогретой воды при высоких давлениях // Теплоэнергетика. 1972. № 6. С.61-63.

36. Хлесткин Д.А., Канишев В.Н. Характерные режимы истечения горячей воды//Теплоэнергетика. 1977. № 8. С. 69-71.

37. Хлесткин Д.А., Канишев В.П., Келлер В.Д. Расходные характеристики истечения горячей воды с начальным давлением до 22,8 МПа в атмосферу // Атомная энергия. 1977. Т.42. № 3. С. 216.

38. Фоске Г., Генри Р. Критический режим течения двухфазных однокомпонентных смесей в соплах, диафрагмах и коротких трубах // Теплопередача. 1971. №2. С.47-51.

39. Истечение теплоносителя при потере герметичности реакторного контура // Под ред. Калайды Ю.А., Арсентьева В. В., Фисенко В.В., Низина Б.М. М.: Атомиздат, 1977.129 с.

40. Скрипов В.П. Метастабильные и закритические состояния в системе жидкость-пар: Дис. . докт. физ.-мат. наук. Свердловск, 1967. 362с.

41. Шуравенко H.A., Скрипов В.П., Каверин A.M. Об истечении перегретой жидкости из насадки // Гидродинамика и теплообмен. Свердловск, 1974. С.92-98.

42. Скрипов В.П., Шуравенко H.A., Исаев O.A. Запирание потока в коротких каналах при ударном вскипании жидкости // ТВТ. 1978. Т. 16. № 3. С.563-568.

43. Скрипов В.П., Исаев O.A., Шуравенко H.A., Хмыльнин В.А. Истечение вскипавшей жидкости через короткие насадки при закритическом начальном давлении // ТВТ. 1984. Т.22, №1. С.118-122.

44. Решетников A.B., Исаев O.A., Скрипов В.П. Критические расходы вскипающей жидкости и конденсирующегося газа при неравновесном режиме истечения // Теплофизика высоких температур. 1988. Т. 26, № 3. С. 544-548.

45. Исаев O.A., Решетников A.B., Скрипов В.П., Неволин М.В. Изучение критического запирания потока высокотемпературной вскипающей жидкости в коротком канале при снижении противодавления // ТВТ. 1987. Т.25, № 1. С.98-103.

46. Сиов Б.Н. Истечение жидкости через насадки в ' среды с противодавлением. М.: Машиностроение, 1968.140 с.

47. Зельдович Я.Б. Теория ударных волн и введение в газодинамику. М.: Изд-во АН СССР, 1946. 186с.

48. Новиков И.И. Термодинамика. М.: Машиностроение, 1984. 592с.

49. Виноградов В. Е., Синицын Е. Н., Скрипов В.П. Расходные и тяговые характеристики потока вскипающей воды, истекающей через короткие сопла Лаваля // Теплоэнергетика. 1987. №6. С. 56-57.

50. Виноградов В. Е., Кусков Г. В., Синицын E.H. Экспериментальное исследование истечения перегретой воды через сопла малого размера. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: физика ядерных реакторов. 1990. №5. С. 43-48.

51. Хлесткин Д. А., Канищев В. П., Леонтьев А. И., Усанов В. В., Виноградов A.B. Реактивное усилие при истечении метастабильной жидкости в режимах с гетерогенным парообразованием // Изв. АН СССР. Энергетика. 2000. №5. С. 148-152.

52. Хлесткин Д. А., Канищев В. П., Леонтьев А. И., Усанов В. В. Реакция струи в режимах истечения воды с гомогенной нуклеацией // Изв. АН СССР. Энергетика. 2000. №5. С. 153-157

53. Исаев O.A., Неволин М. В., Баранчиков Д. В., Скрипов В.П. Реакция струи вскипающей жидкости при истечении в атмосферу // Ин-т теплофизики УрО АН СССР. Свердловск, 1988. Деп. в ВИНИТИ 30.11.88, №8446-В88.

54. Скрипов В.П., Ермаков Г.В. Ж. Физ. Хим., 1964, Т38, №2, С 396.

55. Биркгоф Г. Неустойчивость Гельмгольца и Тейлора // Гидродинамическая неустойчивость. М.: Мир, 1964.

56. Павлов П. А., Исаев O.A. Барокапиллярная неустойчивость поверхности струи перегретой жидкости // ТВТ.1984. Т.22. №4.С.745-752.

57. Линхард, Дэй. Распад струй перегретой жидкости // Тр. Амер. о-ва ииж.-мех. Сер.Д. Теоретические основы инженерных расчетов. 1970.Т.92. №З.С. 111-120.

58. Решетников А. В., Исаев О. А., Скрипов В. П. Расход вскипающей жидкости при истечении в атмосферу. Переход от модельного вещества к воде // ТВТ. 1988. Т. 26, №4. С. 774-777.

59. Неволин М.В., Исаев O.A., Решетников A.B. Взаимосвязь термодинамических параметров среды при истечении вскипающей жидкости через короткие каналы. // Термодинамические исследования метастабильных жидкостей. Свердловск, 1986. С. 54-58.

60. Johnson J.B. The Schottky effect in low frequency circuits // Phys. Rev. 1925. V.26. P.71-85.

61. Климонтович Ю.Л. Статистическая теория открытых систем. М.: ТОО "Янус", 1995. 624 с.

62. Коган Ш.М. Низкочастотный токовый шум со спектром типа 1/f в твердыхтелах // УФН. 1985. Т.145. В.2. С.285-328.

63. Коверда В.П., Скоков В.Н., Скрипов В.П. 1/f шум в критическом неравновесном фазовом переходе // Письма в ЖЭТФ. 1996. Т.63.Вып.9. С.739-742.

64. Коверда В. П., Скоков В. Н., Скрипов В. П. 1/f — при неравновесном фазовом переходе. Эксперимент и математическая модель. // ЖЭТФ. 1998. Т. 113, Вып. 5. С. 1748 -1757.

65. Skokov V.N., Koverda V.P., and Reshetnikov A.V. Self -organization of acritical state and ^ fluctuations at film boiling // Phys. Lett. A. 1999. V. 263. P. 430-433.

66. N. A., and Vinogradov A. V. i// noise and self-organized criticality in crisis regimes of heat and mass transfe // International Journal of Heat and Mass Transfer. May 2003.V. 46.N.10.P.1879-1883.

67. Bak P., Tang Ch., Wiesenfeld K. Self organized criticality // Phys. Rev. A. 1988. V.38. Nol. P.364-374.

68. Бак П., Чен К. Самоорганизованная критичность // В мире науки. 1991. No3. С.16-24.

69. Малинецкий Г.Г., Митин Н.А. Самоорганизованная критичность // ЖФХ. 1995. Т.69. No8. С. 1513-1518.

70. Jensen H.J. Self-organized criticality, Cambridge UP, New York, 1998.

71. Cross M.C. and Hohenberg P.C. Pattern formation outside of equilibrium // Rev. Mod. Phys. 1993. V. 65. P. 851-1112.

72. Paczuski M., Maslov S. and Bak P. Avalanche dynamics in evolution, growth, and depinning models//Phys. Rev. E .1996 .V.53. P. 414-443.

73. Кутателадзе C.C. Теплопередача при конденсации и кипении. M.-JL: Машгиз, 1952.237 с.

74. Решетников А.В., Женихов А.А., Скрипов В.П. Влияние условий входа и выхода на развал струи вскипающей воды // Тр. Первой Рос. нац. конф. по теплообмену, Москва, 1994 г. 21-25 ноября: МЭИ Т. 6. С. 200204.

75. Решетников А.В., Мажейко Н.А., Скрипов В.П. Струи вскипающих жидкостей //ПМТФ. 2000. Т.'41. №3. С. 125-132.

76. Мажейко H.A., Решетников A.B., Скрипов В.П. Форма и реактивная отдача струи вскипающей жидкости // Метастабильные состояния и фазовые переходы. Екатеринбург, 2001. С. 18-26.

77. Гуревич М. И. Теория струй идеальной жидкости. М.: Наука, 1979. 356с.

78. Абрамович Г. Н. Теория турбулентных струй. М.: Физматгиз, 1960. 648с.

79. Чаплыгин С. А. О газовых струях. Собрание сочинений. T. 2.М.: Гостехиздат, 1948.

80. Поляев В. М., Кичатов Б. В., Бойко И. В. Истечение перегретой струи жидкости в атмосферу // ТВТ. 1998. Т.36. №1.С. 102-105.

81. Павлов П.А. Динамика вскипания сильно перегретых жидкостей. -Свердловск: УрО АН СССР, 1988. -244с.

82. Apfel R. Е. Water superheated to 279.5°С at atmospheric pressure. Nature Phys.Sci. 1972.Vol.238.N.82. p.63-64.

83. Blander M., Hengstenberg D., Katz J. L. Bubble nucleation in n-pentane, n-hexane, n-pentane + hexadecane mixtures and water. J. Phys. Chem. 1971. Vol. 75. N. 82. p. 3613-3619.

84. Kenrick F. В., Gilbert С. S., Wismer К. L. The superheating of liquids. J. Phys. Chem. 1924. Vol.28, p. 1297-1307.

85. Briggs L. S. Maximum superheating of water as a measure of negative pressure. J. Appl. Phys. 1955. Vol. 26. N8. p.1001-1003.

86. Скрябин A. H., Чуканов В. H. Кинетика вскипания перегретой воды // Теплофизика метастабильных систем. Свердловск. 1977. С.77-80.

87. Хлесткин Д.А. Истечение метастабильной жидкости и высоковлажной пароводяной смеси: Дис. . докт. техн. наук. Москва, ВТИ, 1981. 319с.

88. Исаев O.A., Неволин М. В., Скрипов В.П. Форма струй вскипающей жидкости при истечении в атмосферу // Ин-т теплофизики УрО АН СССР. Свердловск, 1988. Деп. в ВИНИТИ 06.07.88, № 5434-В88.

89. Reba I. Applications of the Coanda effect // Sei. Amer. 1966. V.214. N. 6. P. 84-92.

90. Ляховский Д. H. Кинематический ультрадиффузор и перспективы его применения в топочной технике // Теплопередача и аэрогидродинамика. Д.: Машгиз, 1955. С. 3-128.

91. Исаев O.A., Решетников A.B., Скрипов В.П. Изучение критического запирания стационарных неравновесных потоков вскипающей жидкости // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1988. № 6. С. 114121.

92. Буланов Н.В. Расчет плотности теплового потока при кипении дисперсной фазы эмульсии // ТВТ. 2001. Т.39.№ З.С.495-502.