Скачок конденсации

Исследования конденсации в сверхзвуковых соплах проводились в связи с проблемами образования зародышей при конденсации и скачками конденсации. В работе [52] исследовалась конденсация пара, в работе [213] — конденсация азота, в работе [866] — конденсация влажного воздуха в сверхзвуковых соплах, в работе [1741 — конденсация углекислого газа. [c.331]

Теоретический и измеренный профили давления, свидетельствующие о появлении скачка конденсации, представлены на фиг. 7.21. Расчетная скорость образования зародышей приведена на фиг. 7.22, откуда видно, что для получения данной скорости образования зародышей при более низких температурах требуется большее пересыщение. Степень пересыщения непрерывно увеличивается до наступления конденсации, происходящей с большой скоростью. [c.332]

Ниже будет показано, что в адиабатических (без подвода тепла) скачках сжатия происходит увеличение энтропии газа,, а в адиабатических скачках разрежения, если бы они существовали, энтропия должна была бы уменьшаться. Этим доказывается законность существования адиабатических скачков давления и одновременно невозможность возникновения адиабатических скачков разрежения (как известно из термодинамики, в конечной замкнутой системе энтропия убывать не может). В полном соответствии с этим находится тот известный факт, что наблюдаемые иногда в действительности скачки разрежения (скачок конденсации, фронт пламени) получаются только при подводе тепла в область скачка, т. е. в таких условиях, когда и при скачке разрежения энтропия газа растет. Нужно заметить, что возникновение скачков разрежения при подводе тепла к газу отнюдь не противоречит процессу, изображенному на рис. 3.1, В самом деле, если в области пониженных давлений В за счет подвода тепла получается температура выше, чем в области 8 [c.115]

Данные таблицы хорошо согласуются с результатами, полученными в двух других научных группах (см. [18]) при использовании иных методов анализа. Как следует из этих данных, при высокой интенсивности испарения скачки температуры и плотности пара у межфазной границы становятся соизмеримыми с абсолютными значениями температуры и плотности. При (5 = 1 (данные табл. 1.3 приводятся для этого значения коэффициента испарения-конденсации) степень пересыщения пара столь высока, что вблизи межфазной поверхности еще прежде достижения предельной интенсивности испарения неизбежна объемная конденсация пара (так называемые скачки конденсации). Степень пересыщения пара очень сильно зависит [c.74]

Из (6.10.5) и (6.10.6) легко получить выражение, связывающее изменение скорости п давления в скачке конденсации [c.120]

Экспериментальная кривая 2 для того же значения Хо и еа=0,53 показывает возникновение на некотором расстоянии за скачком конденсации скачка уплотнения так, что е7,= Еа. Таким образом, наблюдаются явления, характерные для сверхзвукового течения. [c.263]

Если начинающий расширяться пар содержит относительно малое количество центров формирования жидкой фазы, то конденсация задерживается и пар в процессе расширения переохлаждается. Однако существуют пределы возможной степени переохлаждения, зависящие, по-видимому, от физических свойств расширяющейся среды, параметров ее состояния и скорости процесса. Когда предел перенасыщения достигнут, происходит скачкообразное выпадение конденсата (так называемый скачок конденсации ) и, как следствие,— восстановление термодинамического равновесия системы. Считается, что причиной нарушения метастабильного состояния расширяющегося пара и возникновения скачка конденсации является образование в больших количествах собственных ядер конденсации. Ряд опытов показал, что число капель жидкости, выпадающих в скачке конденсации, достаточно для сохранения термодинамического равновесия в процессе дальнейшего расширения среды за фронтом скачка перенасыщение пара либо вовсе не наблюдалось, либо же оказывалось весьма малым [Л. 10]. [c.93]

Из сказанного здесь выявляются границы области практического приложения полученных выше выражений числа М, формул критической скорости и закономерностей ее изменения. В пределах этой области структура и состояние среды должны удовлетворять условиям сохранения фазового равновесия системы. В быстродвижущихся потоках и вообще при больших продольных градиентах давления обстановка, требуемая для сохранения термодинамического равновесия, складывается, во-первых, в чистом паре после его первоначального увлажнения, возникающего в скачке конденсации, и, во-вторых, в смеси паров за скачком конденсации компоненты, обладающей относительно высокими параметрами насыщения. [c.96]

После того как предел перенасыщения достигнут, последующее превращение метастабильного пара в абсолютно устойчивую парожидкостную среду происходит весьма быстро и носит скачкообразный характер. Такой переход называют скачком конденсации. На рис. 4-1 состояние перед скачком отмечено точкой 1. [c.114]

Область возможных состояний за скачком конденсации ограничивается также и тем, что в адиабатном скачке плотность среды обязательно должна повышаться. Адиабатный скачок, сопровождающийся разрежением среды, термодинамически запрещен его существование приводило бы к уменьшению энтропии адиабатной системы. [c.115]

Ход изменения параметров пара вдоль сопла, включая скачок конденсации, показывает рис. 4-3, на котором приведена одна из экспериментальных кривых распределения давлений в паровом потоке, полученных М. Е. Дейчем и его сотрудниками [Л. 191. К соплу поступал перегретый пар начального давления 1 бар при температуре [c.115]

В 3-3 отмечалось, что после разрушения перенасыщенного состояния и образования за скачком конденсации парожидкостной среды дальнейшее расширение можно считать термодинамически равновесным даже при высоких скоростях потока и значительных продольных градиентах давления. Основанием для такого заключения служат опыты ряда исследователей. В этих опытах изучалось течение воздуха и других газов в гиперзвуковых аэродинамических [c.116]

Опыты различных исследователей [Л. 19, 43, 56, 64] показали, что при подводе к соплу не только перегретого, но и насыщенного пара, в том числе и пара, содержащего извне привнесенную влагу, скачок конденсации возникает только в сверхзвуковой части канала. Судя по измеренным распределениям статических давлений, процесс на участке от входного сечения сопла и вплоть до горла близок к изо-энтропийному, отвечающему расширению однородного не-конденсирующегося пара. Таким образом, при указанных здесь начальных состояниях пара расход через сопло и распределение параметров потока в сходящемся участке можно рассчитывать по обычным соотношениям для адиабатного течения газообразной среды. [c.155]

Таким образом, при расчете параметров ускоряющегося изоэнтропийного потока следует различать три э апа процесса. В области дозвуковых режимов течения определение характерных величин можно, по-видимому, производить по соотношениям, описывающим движение без обмена массой между фазами системы. В интервале интенсивного образования в переохлажденном паре зародышей конденсированной фазы и вплоть до возникновения скачка конденсации для расчета могут быть использованы методы, приведенные в настоящей главе. Наконец, в области за скачком конденсации, сопровождающимся восстановлением термодинамического равновесия системы, параметры потока можно рассчитать с помощью соотношений (3-7) — (3-9) и уравнения кривой упругости. [c.156]

Рнс. 2.3. Рабочие части стенда КВП-2 для исследований скачков конденсации ir уплотнения и спектров обтекания тел сверхзвуковым потоком (а), двухфазного пограничного слоя, плоских сопл и диффузоров (б) [c.29]

Рис. 3.4. Критические числа Маха для конфузорных решеток в зависимости от относительного шага и формы профиля. Схемы скачков конденсации в местных сверхзвуковых зонах и в косом срезе решеток при околозвуковых скоростях

Рис. 3.5. Схемы спектров сверхзвуковых потоков при истечении из решетки с суживающимися каналами со скачками конденсации в центрированной и отраженной волнах разрежения (а) и в распределенной волне разрежения (б)

Схемы спектров на рис. 3.5 подтверждаются фотографиями (см. рис. 3.16, а) и распределением давлений на спинке профиля (рис. 3.6,а). Отметим, что скачки конденсации 1 сохраняют практически неизменное положение в косом срезе при различных числах М]>1,1. В зоне скачка конденсации отмечается область повышения давления, за которой следует конфузорный участок, как и в одиночных соплах Лаваля. Как следует из рис. 3.6, положение и интенсивность конденсационного скачка существенно зависят от числа Рейнольдса. Аналогия с соплами Лаваля установлена при исследовании сверхзвуковых реактивных решеток с расширяющимися межлопаточными каналами (рис. 3.6,6). На эпюрах давлений прослеживаются скачки конденсации внутри межлопаточных каналов за минимальным сечением. Положение конденсационных скачков практически не зависит от режима течения в решетке в широком диапазоне отношений давлений ei = pi/po. Вместе с тем конденсационные скачки влияют на положение и интенсивность адиабатных скачков, возникающих на режимах перерасширения и недо-расширения. [c.78]

Хорошо известно [38], что интенсивность первичной и отраженной волн разрежения, внутренних и внешнего кромочных скачков зависит от числа Мц на выходе из решетки. При числах интенсивность первичной и отраженной волн разрежения оказывается достаточной для достижения предельного переохлаждения и, следовательно, появления скачка конденсации I (рис. 3.5,а). Последующее увеличение Mi практически не меняет положения конденсационного скачка внутренний кромочный II и отраженный III скачки перемещаются по спинке и приближаются к внешнему кромочному скачку IV. Выпуклый участок спинки профиля в косом срезе за скачком III генерирует распределенную волну разрежения J. На режимах M.iинтенсивность волн разрежения мала, поток не достигает предельного переохлаждения и скачок конденсации в пределах волн разрежения возникнуть не может. Внутренний кромочный и отраженный адиабатические скачки способствуют снижению переохлаждения за волнами разрежения. Поэтому, как указывалось выше, скачок конденсации I перемещается по потоку в область распределенной волны разрежения (рис. 3.5,6). Очевидно, что в двух рассмотренных случаях структура сверхзвукового потока в косом срезе существенно различная. Однако условия для конденсационной нестационарности в обоих случаях не возникают. Действительно, в первом случае (рис. 3.5, а) скачок конденсации располагается в первичной и отраженной волнах разрежения и фиксируется в пределах этой зоны, которая характеризуется весьма большими скоростями расширения. Слабо выраженная нестационарность скачка конденсации может быть обусловлена лишь пульсациями параметров потока непосредственно за выходными кромками лопаток (рис. 3.11). [c.98]

При сверхзвуковых скоростях спонтанная конденсация проявляется в специфической форме скачков конденсации, возникающих в расширяющейся части сопл Лаваля. Как известно [61], при определенных условиях скачки конденсации могут совершать периодически нестационарное движение в сопле, что неизбежно приводит к возникновению значительных пульсаций параметров потока. Физическая природа возникающей нестационарности объясняется следующим образом. Локальный подвод теплоты парообразования к сверхзвуковому потоку, выделяющейся при конденсации, приводит к возникновению скачка конденсации, т. е. к резкому торможению потока. При некоторых начальных параметрах пара (перегрев ДТо или Isoскорости расширения потока р = — — [c.205]

Как показали исследования, отрицательное влияние влажности увеличивается с ростом длины камеры энергетического разделения, что равносильно увеличению времени пребывания капельной влаги в вихревой трубе до момента выноса ее с периферийными подогретыми массами газа. Последнее обстоятельство способствует повышению степени испаренности влаги за скачком конденсации, следовательно, оно связано с ростом интенсивности циркуляции влаги между периферийным и приосевым потоками, что приводит к уменьшению эффектов энергоразделения. Отрицательное воздействие влажности исходного сжатого газа на процесс энергоразделения возрастает при использовании [c.65]

Волна конденсации. В связи со сказанным постановка задач для пузырьковых жидкостей, в которых пузырьки могут исчезать, должна предусматривать выделепве объемов пли зон Г/ и где реализуются соответственно о цюфазпая и двухфазная жидкости, и поверхностей или границ которые разделяют эти зоны и которые можно назвать скачками конденсации, причем на поверхностях необходимо поставить граничные условия, аналогичные условиям на поверхностях разрыва. [c.119]

Распределение давления в потоке с большой начальной влажностью (уо = 0,70) имеет существенно другой характер. При малом противодавлении (ва = 0,15, кривая 3) давление вдоль сопла снижается монотонно и всюду больше, чем при расширении более сухой смеси. Поток дозвуковой и скачка конденсации и уп-лотненпя не наблюдается. При значительном противодавлении (8а = 0,53, кривая 4), возмущение из выхлопного бака распространяется вверх но соилу и давление всюду возрастает еще больше по сравнению с течением пара, а расход падает. [c.263]

После передачи рукописи в издательство стали известны результаты опытов Г. А. Салтанова, проведенных в Московском эпер-гетическо м институте [Л. 41 ]. При изучении движения водяного пара в соплах с расчетным значением числа М и 2 на выходе, в некоторых режимах течения наблюдался повторный скачок конденсации, заметно более слабый нежели первый. Эти наблюдения показывают, что при интенсивном разгоне потока термодинамически равновесное расширение, отмечающееся за фронтом первого скачка конденсации, может на некотором расстоянии от него вновь нарушиться. Вопрос об условиях и степени повторного нарушения термодинамического равновесия фаз нуждается в дополнительном изучении. [c.94]

Область возможных состояний парожидкостной среды за скачком конденсации ограничивают следующие положения. Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшиц [Л. 281 показали, что независимо от термодинамических свойств частного вещества, состояние которого определяется двумя независимыми переменными, давление в адиабатном скачке обязательно возрастает, если только для этого вещества соблюдается неравенство (d vldp ) > 0. [c.114]

Наконец, поскольку скачок конденсации необратим, энтропия среды при переходе через фронт скачка будет возрастать, т. е. ее значение для влажного пара за скачком должно быть больше значения на линии Ьс. Состояние за скачком конденсации отмечено на рис. 4-1 точкой 2 она располагается в предбйах криволинейного треугольника пЬт, ограниченного изоэнтропой Ьс, изохорой = onst и верхней пограничной кривой. [c.115]

Сопоставление результатов опытов Вегенера [Л. 10] с воздухом, имевшим начальную относительную влажность <Ро = 0,53, и проведенных им же теоретических расчетов показано на рис. 4-5. На графике изображено распределение вдоль сопла статических давлений перед скачком конденсации, в зоне скачка и за скачком. Точками отмечены результаты измерений сплошными линиями нанесены расчетные изоэнтропы нижняя,— отвечающая расширению воздуха без конденсации, и верхняя — от новых значений температур и давлений, возникаюш,их за скачком конден- [c.117]

Суждение о характере изменения состояния потока после скачка конденсации дают также результаты опытов Кубота, приведенные в [Л. 10]. Им изучалось течение воздуха с начальным давлением ро = 14,5 бар и температурой Та = 394° К. В отличие от опытов Артура и Хансена и Нотуанга, в которых перенасыщение основной среды, в сущности, отсутствовало, Кубота наблюдал некоторое переохлаждение воздуха, которое разрешалось скачком конденсации, причем за зоной скачка экспериментальные точки сближались с линией термодинамически равновесного процесса. [c.118]

Уравнения (4-33) — (4-37) имеет смысл привлекать к расчету процесса, начиная от тех сечений канала, в которых возникает интенсивное образование устойчивых зародышей, сопровождающееся заметным выпадением конденсата, и кончая местом, где завершается скачок конденсации и система жидкость—пар переходит в термодинамически равновесное состояние. С момента восстановления термодинамического равновесия в потоке перестают быть действительными уравнения (4-36), (4-36 ), а также выражения для определения скорости зародышеобразования, относящиеся к явлениям, происходящим в перенасыщенном паре. Уравнения же (4-33) — (4-35) без дополнительных связей, характеризующих междуфазовый обмен массой, не образуют замкнутой системы. В условиях фазового равновесия и совпадения скоростей паровой и конденсированной составляющих потока можно парожидкостную среду рассматривать как единую систему. Процесс изоэн-тропийного течения такой термодинамически равновесной системы полностью описывается приведенными в 3-3 уравнениями (3-7) — (3-9), к которым следует присоединить уравнение кривой упругости Т = f (р). Заметим, что система уравнений (3-7) — (3-9) свободна от такого допущения, заложенного в основу вывода зависимости (4-33) — (4-35), как отождествление свойств пара и идеального газа. [c.155]

Стенд III (риа. 2,1) контур влажного пара с оптическим прибором Теп-лера и интерферометрической приставкой к нему — обеспечен несколькими рабочими частями. Одна из них предназначена для исследования скачков конденсации и скачков уплотнения в сверхзвуковом потоке влажного пара, а также спектров обтекания различных тел (рис. 2.3, a)j. Другие рабочие части предназначены соответственно для исследования двухфазного пограничного слоя и пленок <рис. 2.3,6), движения влажного пара в йлоских соплах и диффузорах, а также [c.23]

Изложенные соображения позволяют предположить, что возникновение жидкой фазы порождает некоторый особый механизм конденсационной турбулентности. Термин конденсационная тур- булентность является условным и призван подчеркнуть особый физический механизм рассматриваемого явления возрастания амплитуд пульсаций в конденсационном процессе. При этом необходимо иметь в виду, что здесь не рассматривается периодическая конденсационная нестационарность, возникающая в соплах Лаваля при небольших сверхзвуковых скоростях и обусловленная перемещениями скачков конденсации 67, 124]. Следует отметить, что зона максимума гидродинамической турбулентности не может совпадать с зоной зарождения конденсационной турбулентности, расположенной в более холодных участках пограничного слоя, смещенных в направлении его внешней границы. Малая вероятность появления жидкой фазы в зоне максимальных турбулентных пульсаций скоростей в пограничном слое объясняется тем, что эта зона расположена вблизи стенки, где температура паровой фазы близка к температуре торможения. Не подлежит сомнению существование тесной связи и взаимодействия конденсационной и гидродинамической турбулентности (см. 6.1). [c.82]

Рис. 3.16. Фотографии спектров течения конденсирующегося пара со скачком конденсации в центрированной и распределенной волнах разрежения (а) и зависимости интенсивности внутреннего и внешнего кромочных скачков от шага и числа Ml (б). Решетка С-9015Б (опыты МЭИ)

Рис. 3.16. <a href="/info/492352">Фотографии спектров</a> течения конденсирующегося пара со <a href="/info/5333">скачком конденсации</a> в центрированной и распределенной <a href="/info/23308">волнах разрежения</a> (а) и зависимости <a href="/info/20351">интенсивности внутреннего</a> и внешнего кромочных скачков от шага и числа Ml (б). Решетка С-9015Б (опыты МЭИ)

Приведенные выше результаты расчетов, выполненных по методу Г. П. Симановского [133], относятся к сверхзвуковым скоростям в решетках с суживающимися каналами, когда спонтанная конденсация реализуется в скачках конденсации. Для дозвуковых скоростей расчет спонтанной конденсации в рамках этого метода не дает удовлетворительных результатов. Можно предположить, что все специфические явления, сопровождающие конденсацию при дозвуковых скоростях [периодическая нестационарность, флук-туационность конденсационного процесса (конденсационная турбулентность), влияние пограничного слоя и др., не могут быть учтены в принятой модели конденсирующегося пара]. [c.141]

Расчетно-теоретические и экспериментальные исследования оказывают, что причинами дополнительных потерь кинетической энергии в реальных проточных частях на влажном паре являются 1) неравновесность процесса расширения в решетках ступени 2) появление скачков конденсации при сверхзвуковых скоростях 3) скольжение, коагуляция и дробление капель в сопловой решетке, зазоре и рабочей решетке 4) увеличение трения в пространственных пограничных слоях на поверхности лопаток, особенно значительное при наличии пленок 5) торможение капельным потоком рабочей решетки 6) специфическая конденсационная нестационарность и генерируемая в процессе конденсации турбулентность 7) увеличение утечек через надбандажные, диафраг-менные и концевые уплотнения 8) нарушение расчетного (оптимального) обтекания профилей решеток отклонение параметров в зазорах от расчетных значений 9) увеличение выходных потерь 10) эрозионные повреждения сопловых и рабочих лопаток. [c.153]

Возможность распространения волн, генерируемых за сопловой решеткой, внутрь канала при сверхзвуковых скоростях объясняется двумя факторами 1) проникновением возмущений через дозвуковую область пограничного слоя, дестабилизированного и утолщенного под воздействием перемещающихся скачков, в косом срезе (М)<1,1) или в расширяющемся канале сверхзвуковой решетки 2) образованием перемежающихся дозвуковых областей в ядре потока под влиянием нестационарных скачков конденсации. Вместе с тем не исключен и более сложный механизм проникнове- [c.191]

В условиях эксплуатации получены данные, подтверждающие, что возникновение влаги ведет к значительному увеличению числа аварий лопаточных аппаратов [145], вызванных усталостными разрушениями. По-видимому, аварии происходят в результате резонансов в связи с появлением переменных газодинамических сил нового типа. Так, на основании анализа, проведенного в [145], установлено, что наибольшее число поломок лопаток происходило в области неравновесного влагообразования (в зоне Вильсона). Имеются и другие опытные данные, подтверждающие, что с появлением влажности возникают новые возмущающие силы различной природы 1) связанные с генерацией конденсационной турбулентности в пограничном слое и ее частичным вырождением в кон-фузорном течении 2) обусловленные волновым взаимодействием сопловых и рабочих решеток 3) вызванные перемещающимися скачками конденсации (в сверхзвуковых решетках с расширяющимися межлопаточными каналами). [c.194]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...