Волны на поверхности паровой пленки при интенсивных потоках теплоты

Уважаемые коллеги,

В среду 12 ноября 2003 г. в кинозале Института Механики МГУ в 12.00 состоится очередное заседание семинара по механике сплошных сред под рук. А.Г. Куликовского, А.А. Бармина и В.П.Карликова.
Доклад:

В экспериментах при кипении жидкости на твердой нагретой поверхности, опускаемой сверху в слой жидкости, наблюдался взрывной механизм срыва паровой пленки. Согласно данными этих экспериментов, в процесс кипения можно выделить две характерные стадии: а) режим, в котором происходит смена пленочного кипения жидкости с гладкой поверхностью раздела фаз на пленочное кипение с волнистым рельефом паровой пленки; б) режим кипения, в котором температура поверхности падает ниже определенной величины, происходит ее смачивание жидкостью и переход к пузырьковому кипению. В одних режимах переход к пузырьковому кипению может происходить со спокойным отводом тепла и затуханием волн. В других случаях процесс сопровождается резким возрастанием объема пара в слое возле поверхности раздела. Этот режим взрывного схода паровой пленки далее будем назвать режимом парового взрыва - взрывного кипения. Характерный продольный размер возникающих форм рельефа составляет величину порядка толщины паровой пленки (около 200 мкм).

Известно, что на поверхности раздела жидкость - пар, как и на любой поверхности раздела газа на жидкостью, в поле сил инерции (силы тяжести) и из-за капиллярных эффектов могут возникать поверхностные волны. При наличии интенсивного теплового потока с поверхности твердого нагретого тела и сильной неравновесности процессов кипения, существуют новые возможности генерации специфических поверхностных волн, связанные с процессами неравновесного кипения. В докладе рассматриваются процессы, развивающиеся по границе раздела между тонкой паровой пленкой и слоем жидкости, когда существует стационарный тепловой поток от нагретой до высоких температур металлической поверхности к пленке пара и далее от пара к недогретой до температуре кипения жидкости. В таких процессах возникают значительные температурные градиенты (в нашем случае более 107 град/м) и вызванные ими потоки теплоты, которые из-за неравновесности процессов на поверхности раздела фаз могут приводить к генерации, усилению поверхностных волны и взрывному механизму разрушения паровой пленки.

В работе обсуждаются решение линейной и нелинейной задачи и демонстрируется возможность развития взрывного процесса схода паровой пленки.