Течение гелия-II в канале с пористой вставкой при безвихревом сверхтекучем движении
Аннотация
Проанализированы процессы тепломассопереноса при движении сверхтекучего гелия (Не-II) в канале, заполненном пористым материалом на определенном участке длины. Тепловой поток направлен вдоль оси канала таким образом, что вблизи нагревателя образуется паровая пробка. Расчет стационарных процессов переноса на межфазных поверхностях проводится с использованием методов молекулярно-кинетической теории. Движение Не-II в порах описывается уравнениями, учитывающими особенности тепломассопереноса в квантовой жидкости. Построена карта режимов течения нормального и сверхтекучего компонентов для монодисперсной пористой засыпки. Рассмотрены ламинарный и турбулентный режимы движения нормального компонента при безвихревом сверхтекучем движении. Выведены соотношения, связывающие длину пористой вставки и скорость жидкости для этих режимов. Получено, что при длине пористой вставки больше определенного значения возможно движение Не-II к нагревателю. Показаны зависимости реверсивной длины от структурных параметров пористой засыпки и теплового потока. Для ламинарного режима нормального движения реверсивная длина определяется диаметром частиц монодисперсной засыпки при данной температуре, тогда как при турбулентном режиме эта длина зависит также от теплового потока. Изучено влияние температуры жидкости. Приведены примеры расчета реверсивной длины. Результаты выполненных расчетов анализируются путем сопоставления с ранее полученными данными для течения He-II в одиночном капилляре.
Литература
2. Крюков А.П. Движение жидкости в канале с паром при наличии продольного теплового потока // Теплофизика высоких температур. 2000. Т. 38. No 6. C. 945—949.
3. Голованов И.Н., Королев П.В., Пузина Ю.Ю. Эксперименты по движению сверхтекучего гелия в капилляре применительно к планируемым исследованиям на Международной Космической Станции // Вопросы электромеханики: Труды НПП ВНИИЭМ. 2010. Т. 119. No 6. С. 49—56.
4. Королев П.В., Крюков А.П., Медников А.Ф. Экспериментальное исследование движения гелия-II в капилляре при наличии паровой полости вблизи нагревателя // Вестник МЭИ. 2006. No 4. С. 27—33.
5. Van Sciver S.W. Helium Cryogenics. The International Cryogenics Monograph Series. N.-Y.: Springer, 2012.
6. Vanderlaan M.H., Van Sciver S.W. He Ii Heat Transfer Through Random Package Spheres: Pressure Drop // Cryogenics. 2014. V. 63. Pp. 37—42.
7. Витков Г.А., Холпанов Л.П., Шерстнев С.Н. Гидравлическое сопротивление и тепломассообмен. М.: Наука, 1994.
8. Муратова Т.М., Лабунцов Д.А. Кинетический анализ процессов испарения и конденсации // Теплофизика высоких температур. 1969. Т. 7. No 5. С. 959—976.
9. Ястребов А.К., Крюков А.П. Тепломассоперенос через пленку пара с учетом движения межфазной поверхности жидкость – пар и роста температуры границы раздела фаз // Теплофизика высоких температур. 2006. Т. 44. No 4. С. 560—567.
---
Для цитирования: Пузина Ю.Ю., Королев П.В., Крюков А.П. Течение гелия-II в канале с пористой вставкой при безвихревом сверхтекучем движении // Вестник МЭИ. 2017. № 4. С. 8—14. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-4-8-14.
