Глава 3. Пленочное кипение для пленок большой толщины на поверхности сферического нагревателя. Введение в проблему

ГЛАВА 3. ПЛЕНОЧНОЕ КИПЕНИЕ ДЛЯ ПЛЕНОК БОЛЬШОЙ ТОЛЩИНЫ НА ПОВЕРХНОСТИ СФЕРИЧЕСКОГО НАГРЕВАТЕЛЯ. ВВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМУ

Пленочное кипение сверхтекучего гелия на поверхности цилиндрических нагревателей хорошо изучено экспериментально, но этого нельзя сказать о кипении на сферических поверхностях: пленочное кипение на сферах изучено значительно хуже, и поиск результатов экспериментальных исследований в этой области представляет немало затруднений. Однако, на кафедре Низких температур МЭИ
А.Ф. Медниковым [9] были проведены экспериментальные исследования пленочного кипения на сферическом нагревателе, позволившие получить ряд ценных результатов. Так оказалось, что формула для пленочного кипения на плоской поверхности, как и можно было предполагать, дает удовлетворительные результаты при малой толщине пленки.

В качестве примера на рис. 3.1. представлены снимки, полученные в одной из серий проведенных экспериментов.

а)                                              б)

Рис. 3.1. Режимы кипения сверхтекучего гелия.

а) шумовой режим кипения; б) бесшумовой режим кипения.

В ИВТ РАН проводились также экспериментальные исследования эволюции паровых пленок, формирующихся на полусферических греющих поверхностях, погруженных в недогретую воду [10–18]. Эксперименты показали, что паровая пленка на горячей полусфере сохраняет стабильность, т.е. ее очертания остаются постоянными в течение короткого интервала времени (до нескольких секунд). Таким образом, наблюдается ситуация аналогичная бесшумовому режиму пленочного кипения гелия-II. Отличие состоит в том, что пленка пара на полусфере, погруженной в недогретую воду, не является замкнутой, т.е. сообщается с атмосферой. Очевидно, что решение задачи кипения на сферической поверхности молекулярно – кинетическим методом могло бы быть полезно для обработки результатов эксперимент, представленных в [9–18].

При решении задачи о пленочном кипении на сфере, так же как и в задаче о кипении на цилиндрическом нагревателе мы будем использовать подход Л. Лиза, взяв предложенную им математическую модель для теплопереноса в задаче сферической геометрии [3].