Испарение и конденсация

Non-Equilibrium Phenomena Near Vapor-Liquid Interfaces
A. Kryukov, V. Levashov, Yu. Puzina

This book presents information on the development of a non-equilibrium approach to the study of heat and mass transfer problems using vapor-liquid interfaces, and demonstrates its application to a broad range of problems.
Published in 2013

Пленочное кипение

Форма межфазной поверхности

Расчетно-экспериментальное исследование процессов переноса при пленочном кипении с учетом неравновесных эффектов вблизи межфазной поверхности
Ивочкин Ю.П., Королев П.В., Кубриков К.Г., Пузина Ю.Ю.

Рассматривается пленочное кипение на обращенной вниз плоской торцевой поверхности цилиндра. Установка для экспериментальных исследований оборудована необходимыми средствами термометрии. Создан новый нагревательный элемент. Моделирование поведения паровой пленки основано на методах механики сплошных сред с учетом известных результатов молекулярно-кинетического анализа.
Опубликовано 01.12.2006

Форма межфазной поверхности при пленочном кипении воды на полусфере
А.П. Крюков, Ю.Ю. Селянинова

Форма межфазной поверхности, образованной при взаимодействии сильно нагретой полусферической поверхности нагревателя и воды, исследуется в настоящей работе. Анализ особенностей процессов переноса в паровой пленке проводится на основании совместного применения методов механики сплошной среды и молекулярно- кинетической теории. В результате численного решения сформулированного математического описания получено распределение параметров пара по сечению пленки. Проведен анализ влияния существенно неравновесных условий на формообразование границы раздела фаз жидкость – пар при изменении температуры нагревателя.
Опубликовано 01.12.2006

Классификация процессов тепломассопереноса в задачах с проницаемой границей раздела фаз пар – жидкость
Селянинова Ю.Ю., Крюков А.П.

Предложена классификация процессов тепломассопереноса на межфазной поверхности по геометрическим характеристикам системы, а также по способу теплоподвода и проницаемости для потока массы, которая позволяет систематизировать процессы тепломассопереноса на межфазной поверхности и упростить постановку как универсальных, так и специальных условий совместности. На основе этой классификации предложены рекомендации по формированию физической модели и математического описания для задач тепломассопереноса в двухфазных системах с проницаемыми и непроницаемыми межфазными поверхностями. Особое внимание при ее построении обращено на проницаемость межфазной поверхности для потоков массы и тепла в зависимости от начальных условий задачи – недогрева жидкости, стесненности условий теплообмена и гидродинамики и т.д.
Опубликовано 01.11.2007

Сопоставление процессов переноса при пленочном кипении с недогревом на обращенных вниз поверхностях
Ивочкин Ю.П., Крюков А.П., Кубриков К.Г., Пузина Ю.Ю.

Проводится сопоставление форм межфазных поверхностей, а также других характеристик тепломассопереноса при пленочном кипении недогретой воды на полусфере и обращенной вниз торцевой поверхности цилиндра. Результаты анализа получены с использованием методов молекулярно-кинетической теории. Оценивается степень влияния неравновесных эффектов вблизи межфазной поверхности пар - жидкость на процессы тепломассопереноса в условиях проведенных исследований.
Опубликовано 01.09.2008

Прогиб межфазной поверхности при пленочном кипении на обращенной вниз торцевой поверхности цилиндра
Пузина Ю.Ю.

Представлены результаты расчета формы межфазной поверхности при пленочном кипении на плоской обращенной вниз торцевой поверхности цилиндра. Выполнен анализ зависимостей характеристик процессов тепломассопереноса с учетом влияния исходных параметров задачи (глубины погружения нагревателя, температуры нагревателя). Проведено сопоставление численных данных с результатами экспериментальных исследований локальных эффектов при смене режимов кипения на основании видеосъемки квазистационарной паровой пленки. Сделаны оценки по постановке граничных условий при формулировании математического описания процессов тепломассопереноса под плоской поверхностью в условиях существенно недогретой жидкости.
Опубликовано 01.12.2009

Определение толщины паровой пленки в задаче о пленочном кипении недогретой жидкости
А.П. Крюков, Ю.Ю. Пузина

Рассматривается сильно нагретое тело (полусфера или цилиндр), погруженное в недогретую до состояния насыщения воду. На поверхности нагревателя образуется гладкая паровая пленка, толщина которой определяется в ходе решения системы уравнений. На основании разработанной физической модели получены результаты при различных значениях начальных параметров.
Опубликовано 01.12.2010

Влияние процессов тепломассопереноса на толщину паровой пленки при пленочном кипении недогретой воды
Ю.Ю. Пузина

Рассматриваются численные результаты решения задачи об определении толщины паровой пленки при пленочном кипении недогретой воды на полусферическом нагревателе с допущением о постоянстве кривизны межфазной поверхности вблизи лобовой точки.
Опубликовано 01.10.2011

Vapor-liquid interface form determination at the subcooled liquid film boiling
Kryukov A.P., Puzina Yu.Yu.

A film boiling model on a hemispherical heater in subcooled water is presented. The work investigation theme is influence of the heat mass transfer processes near the interface on the vapor film formation at film boiling conditions when hot object is immersed in subcooled liquid. The combination of the gas dynamics methods and molecular-kinetic theory is used. The processes in which heat from the heater to the interface surface goes through the vapor film are studied. The corresponding heat transfer (convection in liquid, thermal conduction and radiation in vapor film) is considered. The equations system of the model has been obtained. Different cases are then analyzed with this model based on the numerical solution. One is for the constant curvature of interface; another is for the shape dependence.
Опубликовано 01.12.2012

Эволюция паровой пленки

Эволюция паровых образований на поверхности полусферического нагревателя при пленочном кипении с недогревом
Пузина Ю.Ю.

В работе предлагается интерпретация экспериментальных данных по давлению в жидкости при пленочном кипении с недогревом на обращенной вниз полусферической поверхности нагревателя. Описание процессов тепломассопереноса проводится на основе сочетания методов молекулярно-кинетической теории и механики сплошных сред. Рассматриваются динамические процессы, которые могут обуславливать импульс давления в жидкости, в частности эволюция паровой пленки на поверхности нагревателя
Опубликовано 13.11.2008

Сопоставление процессов тепломассопереноса при пленочном кипении различных жидкостей
Пузина Ю.Ю.

Работа посвящена анализу процессов тепломассопереноса в существенно неравновесной системе нагреватель – паровая пленка – недогретая жидкость. Особенностью математической модели является применение методов молекулярно-кинетической теории для расчета процессов в паре вблизи межфазной поверхности. Ставится задача расчетно-аналитического сопоставления эффективности процессов при пленочном кипении недогретой воды и сверхтекучего гелия в условиях значительного перегрева рабочей поверхности.
Опубликовано 1.06.2011

Стационарное состояние

Влияние давления на пленочное кипение недогретой воды
Пузина Ю.Ю.

Рассматриваются процессы тепломассопереноса при пленочном кипении недогретой воды на шаровом нагревателе. Температура нагревателя выбирается таким образом, что на поверхности нагревателя образуется гладкая стационарная пленка. На основании простой математической модели строятся характерные зависимости и анализируются факторы влияния на толщину паровой пленки и температуру межфазной поверхности.
Опубликовано 1.11.2014

Переходное и пленочное кипение недогретой воды на сферических поверхностях
Ю.П. Ивочкин, К.Г. Кубриков, А.П. Крюков, Ю.Ю. Пузина

Создана экспериментальная установка, позволившая изучать особенности пленочного и переходного кипения недогретой воды на горячих поверхностях, температура которых достигает ~1600^oС. Опыты проводились при атмосферном давлении с использованием сферических и каплеобразных тел, имеющих диаметр 5–10 мм и изготовленных из разных металлов (олово, цинк, шарикоподшипниковая сталь).
Ранее разработанное математическое описание дополняется учетом излучения от нагревателя к межфазной поверхности. Анализируются факторы влияния на толщину паровой пленки, в частности давление окружающей среды, глубина погружения и др.
Опубликовано 1.11.2016

Влияние параметров на темп охлаждения шара в недогретой жидкости
Левашов В.Ю., Пузина Ю.Ю

Рассматриваются процессы тепло- и массообмена при охлаждении нагретой сферы в холодной жидкости. При погружении нагретой твердой поверхности в воду, паровая пленка формируется вокруг нагревателя. Использование неравновесных граничных условий позволяет решить эту задачу с учетом особенностей процессов переноса на границе раздела пар–жидкость. Полученные результаты расчетов сравниваются с предыдущими расчетными данными.
Опубликовано 1.12.2018

Сверхтекучий гелий

Течение Не-II в горизонтальном капилляре при наличии продольного теплового потока и вихревом режиме сверхтекучего движения
П.В. Королев

Представлены результаты расчетных исследований стационарного течения сверхтекучего гелия (He-II) в горизонтальном цилиндрическом капилляре при наличии продольного теплового потока и вихревом режиме сверхтекучего движения. Для описания течения He-II используются уравнения двухскоростной гидродинамики Ландау и теория взаимного трения Гортера-Меллинка. Получены аналитические решения задачи. Анализ решений показывает, что направление течения He-II зависит от диаметра капилляра и плотности теплового потока. Определены условия течения He-II к источнику теплоты.
Опубликовано 01.10.2008

Рост подогреваемой паровой полости в капилляре, заполненном Не-II, при турбулентном течении нормального компонента и вихревом сверхтекучем движении
П.В. Королев

Представлены результаты расчетного исследования роста подогреваемой паровой пробки в горизонтальном круглом цилиндрическом капилляре, заполненном сверхтекучим гелием (Не-II). Рассматривается случай прекращения циркуляции гелия II в канале и одновременного кратковременного увеличения подводимой на ограниченном участке микроканала тепловой нагрузки с последующим ее уменьшением до начального значения, превышающего восстановительный тепловой поток. Анализ задачи показывает, что в этой ситуации возможно схлопывание паровой пробки, несмотря на продолжающийся подвод теплоты. Определены условия, при выполнении которых произойдет коллапс паровой полости.
Опубликовано 25.11.2008

Об одном эксперименте по кипению сверхтекучего гелия на цилиндрическом нагревателе
П.В. Королев, Ю.Ю. Пузина

Рассматриваются процессы тепломассопереноса при пленочном кипении сверхтекучего гелия на тонком цилиндрическом нагревателе, помещенном внутрь коаксиальной пористой оболочки. Приводится описание экспериментальной ячейки, измерительного оборудования, методики поведения эксперимента, полученных предварительных результатов. Анализируется форма межфазной поверхности, когда нагреватель не полностью погружен в жидкость.
Опубликовано 29.06.2015

Определение взаимосвязи радиуса паровой плёнки с проницаемостью пористой структуры при кипении сверхтекучего гелия при условиях микрогравитации
П.В. Королев, А.П. Крюков, Ю.Ю. Пузина

Рассматривается кипение сверхтекучего гелия на цилиндрическом нагревателе, помещенном внутрь коаксиальной пористой оболочки, в условиях теоретической невесомости. Расчет стационарных процессов переноса на межфазной поверхности проводится с использованием методов молекулярно-кинетической теории. Движение нормального компонента сверхтекучей жидкости в порах описывается уравнениями, учитывающими особенности тепломассопереноса в сверхтекучем гелии, а также специфику строения материала оболочки. В итоге получено соотношение для расчета величины коэффициента проницаемости пористой структуры, которая (при заданных геометрических размерах экспериментальной ячейки) необходима для получения на поверхности цилиндрического нагревателя паровой пленки требующейся толщины.
Опубликовано 01.12.2015

Течение гелия-II в канале с пористой вставкой при безвихревом сверхтекучем движении
Пузина Ю.Ю., Королев П.В., Крюков А.П.

Рассматриваются процессы тепломассопереноса при движении сверхтекучего гелия (Не-II) в канале, заполненном пористым материалом на определенном участке длины. Тепловой поток направлен вдоль оси канала таким образом, что вблизи нагревателя образуется паровая пробка. Расчет стационарных процессов переноса на межфазных поверхностях проводится с использованием методов молекулярно-кинетической теории. Движение гелия-II в порах описывается уравнениями, учитывающими особенности тепломассопереноса в квантовой жидкости.
Опубликовано 01.11.2017

Эксперимент по кипению He-II на цилиндрическом нагревателе внутри пористой структуры
П.В. Королев, И.А. Ячевский

Для исследования пленочного кипения гелия-II (He-II) на цилиндрическом нагревателе внутри пористой структуры на кафедре низких температур НИУ МЭИ собран экспериментальный стенд, включающий в себя системы криостатирования, заливки рабочей жидкости, подачи тепловой нагрузки, оптического наблюдения и видеозаписи, а также систему измерения режимных параметров эксперимента. Проводились две серии экспериментов: в ячейке с герметично закрытыми стеклами на торцевых крышках и в ячейке со снятыми стеклами.
Опубликовано 15.11.2018

Экспериментальные исследования

Модернизация экспериментального стенда по исследованию процессов тепломассопереноса в сверхтекучем гелии
Ю.Ю. Пузина

Для заправки экспериментального криостата жидким гелием из транспортного сосуда СТГ-40 произведена замена переливного устройства (рис. 1). Это позволило сократить время заправки, уменьшить потери жидкого гелия в процессе эксперимента, т.к. новое переливное устройство П-образной формы хорошо держит вакуум, внутренние части не обмерзают, длина (1500 мм) позволяет располагать транспортный сосуд на комфортном для проведения работ расстоянии.
Опубликовано 20.02.2021

Эксперименты по движению сверхтекучего гелия в канале с монодисперсной засыпкой
Пузина Ю.Ю., Королев П.В., Ячевский И.А., Крюков А.П.

В работе рассматриваются экспериментальные данные о движении сверхтекучего гелия в U-образном канале, заполненном монодисперсной засыпкой на определенной длине. Весь канал погружен в объем сверхтекучего гелия. Плоский нагреватель расположен в одном конце канала. При аключении тепловой нагрузки в канале образуется паровая пробка. Столб сверхтекучего гелия начинает колебаться в с постоянной амплитудой и частотой. На основе видеозаписи экспериментов построена зависимость координаты межфазной поверхности от времени и проведен качественный анализ процессов тепломассообмена.
Опубликовано 10.03.2021