Структура потока в магистрали.

9.3.1 Режимы течения парожидкостного потока при пузырьковом и переходном режимах пузырькового кипения.

9.4 Особенности захолаживания двигательных магистралей разгонных блоков

При захолаживании длинных магистралей, возможна реализация всех режимов течения в канале. Режимы течения парожидкостного потока в канале оказывают существенное влияние на интенсивность теплообмена.

9.5 Интенсификация процессов захолаживания магистрали

Использование низкотеплопроводных покрытий

Нанесение на поверхность теплообмена низкотеплопроводных покрытий приводит к возникновению кризиса пленочного кипения при больших температурных напорах. Охлаждение происходит в основном при переходном кипении. В этом случае, теплоотдача увеличивается, за счет снижения вклада пленочного кипения и увеличение вклада переходного и пузырькового кипения. Общее время захолаживания уменьшается.

На межфазной поверхности существуют колебания: капиллярные волны.

Капиллярная постоянная характеризует масштаб возмущения на межфазной поверхности.

Холодная жидкость окружает пар,  в результате чего происходит конденсация. Пучность перемещается к поверхности стенки (Tw>Tcr2) и происходит испарение, в зоне пучности возникает избыток давления, реактивная сила отталкивает жидкость от поверхности стенки.

При взаимодействии поверхности с пучностью возникает источник стока тепла, что приводит к локальному переохлаждению поверхности, ее смачиванию и повышению теплоотдачи. Эти процессы обеспечивают более быстрое охлаждение поверхности.

Материалы, использующиеся для низкотеплопроводных покрытий:

1. фторопласт-4 (но он малоэффективен, возможно отслоение);

2. халькогенидные покрытия;

3. композиционные материалы на основе полиимидных пленок.

Струйные системы захолаживания

Скорость охлаждения в зоне пятна контакта возрастает от 5 до 20 раз, T_cr2 смещается в зону высоких температур. Струйная система наиболее эффективна, так как массовый расход компонента снижается до 100 раз; увеличивается скорость захолаживания.

Использование турбулизаторов потока

Применение винтовых вставок и других методов закрутки потока приводит к улучшению поступления жидкости к поверхности нагрева и, следовательно, к увеличению критической плотности теплового потока. При достаточно хорошей закрутке потока кризис пузырькового течения определяется термодинамическими, а не гидродинамическими причинами. Благодаря этому можно на порядок увеличить критическую плотность теплового потока. Применение спиральных вставок при пленочном кипении интенсифицирует теплоотдачу в 3 – 3,5 раза.

Шнековые системы

Под действием центробежных сил жидкость интенсивнее поступает к периферии.

Недостатки: происходит закрутка всего потока, что вызывает  большие потери давления  и снижение запаса потенциальной энергии потока.

Применение накаток

За счет имеющихся выступов происходит разрушение пограничного слоя в пристенной зоне. Увеличивается скорость испарения, следовательно, возрастает теплоотдача.

Недостатки: данный метод очень нетехнологичен.

Глубина накатки