Экспериментальное исследование кипения при прямом контакте сред в случае предельного перегрева

Проведено теоретическое и экспериментальное исследование динамических характеристик взрывного кипения одиночной капли жидкого бутана при предельном перегреве. Для визуализации и регистрации указанного быстрого (порядка $10^{-5}$ с) процесса использовалась высокоскоростная фотокамера и малоинерционный датчик давления. Отмечается динамическая неустойчивость поверхности испарения, искажающая ее и делающая ее неровной. Найдено, что в течение почти всего процесса преобразования граница раздела жидкость–пар является складчатой. При этом давление достигает максимума, когда процесс парообразования распространяется на всю массу жидкости. При повышении внешнего давления максимальное давление, возникающее в результате взрывного кипения, уменьшается и в конечном счете падает до значения, которое нельзя зарегистрировать. Указанное давление представляется особенно важным при выработке электроэнергии МГД-способом с использованием жидких металлов (ЖМ МГД). Предполагается, что вода в ЖМ МГД-системах впрыскивается в горячий жидкий металл, проходящий через стояк, под высоким давлением. Можно ожидать, что указанное высокое внешнее давление будет уменьшать интенсивность скачка уплотнения, возникающего в результате процесса взрывного испарения, и тем самым снизит вероятность возможной аварии. Математическая модель, используемая для расчета процесса испарения, представляет собой уточнение существующей модели (одной из немногих, описанных в литературе). Результаты численных расчетов хорошо соответствуют экспериментальным данным.