Кавитация в жидком метане с малыми добавками гелия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В рамках классической теории зародышеобразования (КТЗ) рассмотрена кавитация в вязкой газированной жидкости с учетом диффузионного подвода летучего компонента к пузырьку. Получено выражение для стационарного потока зародышей новой фазы. Методом одновременного импульсного растяжения и нагрева определены предельные растяжения метана и растворов метан–гелий с содержанием гелия до 0.2 моль %. Полученные данные, относящиеся к частотам зародышеобразования (1020–1022) м–3 с–1, сопоставлены с их расчетами из КТЗ. Обсуждаются особенности зарождения новой фазы в слабых растворах и причины рассогласования теории и опыта.

Об авторах

В. Г. Байдаков

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики, Уральское отделение Российской академии наук

Email: svetlana@itpuran.ru
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 107а

В. Е. Виноградов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики, Уральское отделение Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: svetlana@itpuran.ru
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 107а

Список литературы

  1. Volmer M. Kinetik der Phasenbildung. Dresden-Leipzig: Steinkopf, 1939.
  2. Зельдович Я.Б. К теории образования новой фазы. Кавитация // Журнал эксперим. и теорет. физики. 1942. Т. 12. С. 525–538.
  3. Дерягин Б.В. Общая теория образования новой фазы. Статистическая кавитация в нелетучей жидкости // Журнал эксперим. и теорет. физики. 1974. Т. 65. № 6. С. 2261–2266.
  4. Дерягин Б.В., Прохоров А.В., Туницкий Н.Н. Статистическая термодинамика образования новой фазы. II. Теория вскипания летучих жидкостей // Журнал эксперим. и теорет. физики. 1977. Т. 73. С. 1831–1848.
  5. Куни Ф.М., Огенко В.М., Ганюк Л.М., Гречко Л.Г. Термодинамика распада пересыщенного газом раствора // Коллоид. журн. 1993. Т. 55. С. 22–27.
  6. Куни Ф.М., Огенко В.М., Ганюк Л.М., Гречко Л.Г. Кинетическое уравнение распада пересыщенного газом раствора // Коллоид. журн. 1993. Т. 55. С. 28–33.
  7. Baidakov V.G. Nucleation in superheated gas-saturated solutions. I. Boiling-up kinetics // J. Chem. Phys. 1999. V. 110. P. 3955–3960.
  8. Baidakov V.G. Explosive boiling of superheated cryogenic liquids. Weinheim: Wiley, 2007.
  9. Shi G., Seinfeld J.N. Kinetics of binary nucleation: multiple pathways and the approach to stationarity // J. Chem. Phys. 1990. V. 93. P. 9033–9041.
  10. Байдаков В.Г. Спонтанное зародышеобразование в перегретых растворах гелия в метане // Коллоид. журн. 2019. Т. 81. С. 281–288.
  11. Каган Ю.М. О кинетике кипения чистой жидкости // Журнал физической химии. 1960. Т. 34. № 1. С. 92–101.
  12. Langer J.S. Statistical theory of the decay of metastable states // Ann Phys. (Leipzig). 1969. V. 54. P. 258–275.
  13. Plesset M.S., Zwick S.A. The growth of vapor bubbles in superheated liquids // J. Appl. Phys. 1954. V. 25. P. 493–500.
  14. Лифшиц Е.М., Питаевский А.П. Физическая кинетика. М.: Наука, 1979. 538 с.
  15. Vinogradov V.E., Pavlov P.A., Baidakov V.G. Cavitation strength of an argon–helium solution // J. Chem. Phys. 2008. V. 128. P. 234508.
  16. Байдаков В.Г., Виноградов В.Е., Павлов П.А. Гомогенное зародышеобразование в жидком азоте при отрицательных давлениях // Журнал экспер. и теор. физики. 2016. Т. 150. № 4. С. 728–737.
  17. Sinor J.E., Schindler D., Kurata F. Vapor-liquid phase behavior of the helium-methane system // AIChE Journal. 1966. V. 12. P. 353–357.
  18. Heck C.K., Hiza M.J. Liquid-vapor equilibrium in the system helium-methane // AIChE Journal. 1967. V. 13. P. 593–599.
  19. Козлов А.Д., Мамонов Ю.В., Роговин М.Д. и др. Метан жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 91–700 К и давлениях 0.1–100 МПа. Таблицы стандартных справочных данных, ГСССД 195-01. М.: Стандартинформ, 2008.
  20. Сычев В.В., Вассерман А.А., Козлов А.Д., Спиридонов Г.А., Цымарный В.А. Термодинамические свойства гелия. М.: Из-во стандартов, 1984.
  21. Байдаков В.Г. Межфазная граница простых классических и квантовых жидкостей. Екатеринбург: УИФ Наука, 1994.
  22. Baidakov V.G., Grishina K.A. Capillary constant and surface tension of methane–helium solutions // Fluid Phase Equilib. 2013. V. 354. P. 245–249.
  23. Collins F.S. Time lag in spontaneous nucleation due to non-steady state effects // Z. Elektrochem. 1955. Bd. 59. S. 404–407.
  24. Frisch H.L. Time lag in nucleation // J. Chem. Phys. 1957. V. 27. P. 90–94.
  25. Baidakov V.G., Boltachev G.Sh. Curvature dependence of the surface tension of liquid and vapor nuclei // Phys. Rev. E. 1999. V. 59. P. 469–475.
  26. Байдаков В.Г. Поверхностное натяжение кавитационных полостей по данным компьютерного моделирования зародышеобразования в растянутой жидкости // Коллоид. журн. 2015. Т. 77. С. 127–133.
  27. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость. М.: Наука, 1972.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (113KB)
Метаданные
3.

Скачать (69KB)
Метаданные

© В.Г. Байдаков, В.Е. Виноградов, 2023