Архив номеров

Изучается процесс разгерметизации сосудов высокого давления, заполненных жидкостью, вскипающей при уменьшении давления. После разгерметизации, происходящей за время меньшее, 1 мс, в сосуд уходит волна разрежения. Эксперименты показали, что давление за волной выходит на постоянное значение между давлением насыщения и атмосферным, которое не зависит от диаметра сосуда.

Анализируется соответствие экспериментам по разгерметизации сосудов различных теорий образования пузырьков: на стенках канала, за счет обрыва связей между молекулами воды и за счет кипения на примесных частицах. Предложена теория "механической нуклеации": считается, что жидкость начинает кипеть на незначительном числе примесных частиц, а пузырьки, образовавшиеся на ядрах нуклеации многократно дробятся за счет неустойчивости, развивающейся под действием центробежных ускорений поверхности пузырька в процессе его роста.Расчеты показали, что после открытия сосуда на его выходе происходит дробление пузырьков. Из-за роста межфазной поверхности при дроблении интенсивность кипения увеличивается, давление растет и вслед за волной разрежения вглубь сосуда уходит ударная волна. Во фронте ударной волны происходит многократное разрушение пузырьков. За ней движется серия ударных волн меньшей амплитуды. Давление в сосуде выходит на устойчивый уровень, по которому более не распространяются ударные волны. Этот уровень характеризуется степенью метастабильности жидкости - ее перегревами, т.е. разницей между температурой жидкости и температурой насыщенных паров. Показано, что давление, устанавливающееся в сосуде не зависит от числа начальных центров кипения, начального давления в сосуде, а определяется только начальной температурой. Для воды построена и сопоставлена с экспериментальными данными зависимость от начальной температуры перегревов жидкости.