Нестационарный теплообмен при пленочном кипении недогретой жидкости

摘要

Охлаждение высокотемпературных тел в недогретой жидкости актуально для технологии закалки, а также для понимания процессов, инициирующих паровой взрыв. Анализ имеющейся опытной информации показывает, что механизмы теплообмена в этих процессах трактуются неоднозначно; требуется более четкое определение понятия температуры Лейденфроста. Экспериментальные наблюдения (Хьюитт, Кеннинг, предшествующие исследования авторов) позволяют сделать вывод о существовании особого режима интенсивного теплообмена при пленочном кипении сильно недогретой жидкости. Для выявления закономерностей и механизмов интенсивного переноса энергии в этом процессе на кафедре ИТФ МЭИ проводятся систематизированные исследования охлаждения высокотемпературных шаров из различных металлов в воде с температурой от 20 до 100℃. Установлено, что в режимах интенсивного охлаждения поле температур в шарах диаметром более 30 мм теряет сферическую симметрию. Разработана приближенная методика решения обратной задачи теплопроводности для расчета плотности теплового потока на поверхности шара. При пленочном кипении, когда температура поверхности шара существенно превосходит критическую для воды и прямой контакт жидкости со стенкой невозможен, расчетные тепловые потоки достигают 3-7 МВт/м~2.