Тепло- массообмен и флуктуационные явления при интенсивных фазовых переходах в энерго- и теплоносителях

1. Для разработки и совершенствования высокопроизводительной и экономичной техно-логии хранения и транспорта газов в гидратном состоянии выполнены эксперименты по по-лучению газовых гидратов во встречных сверхзвуковых потоках разреженного водяного пара и газа. Показана возможность получения газовых гидратов конденсацией нанок-ластеров в условиях вакуума во встречных сверхзвуковых потоках разреженного водяного пара и газа на примере гидратов метана и этана. Показано, что образцы газовых гидратов, полученные в опытах, сохраняют устойчивость за счет самоконсервации вплоть до температуры, близкой к температуре плавления льда. 2. Исследована динамика изменения давления в сосуде высокого давления с горячей жидкостью при истечении через отверстия со стороны газовой фазы. Установлено, что с по-вышением начальной температуры жидкости в сосуде и с изменением механизмов парообра-зования релаксация давления при разгерметизации происходит по экспоненциальному зако-ну. 3. Проведено экспериментальное исследование динимики слоя гранулированных час-тиц, продуваемого воздухом под давлением. Получены спектральные характеристики пу-зырькового, снарядного, турбулентного и переходных режимов. Установлено, что при пере-ходных режимах наблюдаются флуктуации со спектром мощности, обратно пропорцио-нальным частоте. 3. Проведено экспериментальное исследование влияния поперечного воздушного по-тока на динамику вскипания струи перегретой воды. Прослежено изменение формы струи, угла раскрытия потока и угла отклонения струи от оси канала при различных углах набе-гающего потока воздуха. Эксперименты проведены в широком температурном интервале, включая области гетерогенного и гомогенного зародышеобразования. 4. Для диагностики кризисных режимов тепломассопереноса проведено теоретическое исследование случайных процессов в системе уравнений, моделирующей критические про-цессы тепломассопереноса с фазовыми переходами. Предложено стохастическое дифферен-циальное уравнение для характеристической функции, у которой обратная функция описы-вает самоподобный случайный процесс со степенным поведением спектров мощности в ши-роком диапазоне частот и степенной функцией распределения амплитуд. 5. В интервале температур 333 – 344 К и частот зародышеобразования J = 105 – 108 м3с-1 по изобарам 1.3, 1.6 и 1.9 МПа измерены времена ожидания вскипания перегретого рас-твора пропан–водород с содержанием водорода 0.08 и 0.25 моль %. Экспериментальные дан-ные сопоставлены с расчетами по классической теории зародышеобразования. 6. Разработана программа внедрения кавитационной полости в леннард-джонсовский кристалл с учетом роста плотности окружающей фазы. Методом внедрения зародыша новой фазы определен размер критического зародыша при кавитации в растянутом леннард-джонсовском кристалле. C использованием соотношений для неограниченной изотропной упругой среды по полученным размерам критического зародыша рассчитаны работа образо-вания критического сферического зародыша и поверхностная свободная энергия. 7. Исследовано влияние ограниченности пространства для роста парового пузыря на интенсивность теплообмена при кипении воды недогретой до температуры насыщения. Экспериментально определены характеристики теплообмена при кипении воды недогретой до температуры насыщения в условиях вынужденного течения в прямоугольном канале дли-ной 50 мм и шириной 14 мм. 8. Проведено исследование кинетики и динамики вскипания перегретой жидкости при помощи быстродействующего датчика давления. Измерены времена жизни перегретого н-пентана в диапазоне температур 85.0-137.3 °С при давлении 0.10 МПа. В диапазоне температур 120.0-128.0 °С наблюдается паровой взрыв растущего пузыря, а при более высоких температурах – пленочный режим вскипания. Изучен характер измерения давления в процессе вскипания исследуемой жидкости. 9. Получены экспериментальные данные по кавитационной прочности водного рас-твора электролита на острой кромке металлического включения в условиях быстрого ло-кального пересыщения раствора продуктами электролиза при комнатной температуре. Ис-следовано вскипание водного раствора гидроокиси калия насыщенного кислородом в волне отрицательного давления длительностью 3 мкс и амплитудой до -7МПа . 10. Методом импульсного нагрева в режиме постоянной мощности и методом управ-ляемого импульсного нагрева в режиме постоянной температуры исследован теплообмен при мощном тепловыделении в системе нагреватель-зонд, помещенном в трех-компонентную жидкость, в области до- и сверхкритических параметров состояния вещества. Полученные данные могут оказаться полезными при создании новых противотурбулентных присадок. 11. Исследована возможность устойчивой левитации в различных системах магнитного подвеса на основе массивных высокотемпературных сверхпроводников. Методом конечно-элементного моделирования исследована сверхпроводниковая система магнитного подвеса нового типа, в которой объект левитации располагается в зазоре между двумя закрепленными магнитными телами.