Предисловие ..................................................... 3 Основные обозначения и индексы .................................. 5 Глава 1. Основные представления термогидродинамики газожидкостных систем ................................. 7 1.1. Газожидкостные системы ................................ - 1.2. Уравнения движения и сплошности в однофазной области ............................................... - 1.3. Механическое взаимодействие на границе раздела фаз .... 8 1.4. Тепловое взаимодействие на границе раздела фаз ....... 10 1.5. Скачок давления на границе раздела фаз .............. - 1.6. Основные параметры газожидкостного потока ............ 11 1.7. Уравнение сплошности ................................. 13 1.8. Уравнение движения ................................... 14 1.9. Уравнение энергии .................................... 16 1.10. Волны, внутренние масштабы и устойчивость структур газожидкостных систем ................................ 18 1.11. Фундаментальные критерии термогидродинамического подобия .............................................. 20 Глава 2. Движение одиночных пузырей ........................... 23 2.1. Общие сведения ........................................ - 2.2. Свободное безынерционное движение сферической частицы в вязкой жидкости ............................ 26 2.3. Модель квазипотенциального обтекания сферы ........... 31 2.4. Свободное движение больших пузырей ................... 33 2.5. Всплытие плоского сфероида ........................... 34 2.6. Обобщение экспериментальных данных о движении газовых пузырей в большом объеме жидкости ............ 35 2.7. Движение одиночных пузырей в вертикальной трубе ...... 37 2.8. Движение одиночного пузыря в капиллярном канале ...... 39 2.9. Движение пузырька под действием градиента температуры .......................................... 40 Глава 3. Диффузионные и тепловые потоки к движущимся пузырям и каплям ............................................. 41 3.1. Локализация диффузионных сопротивлений ................ - 3.2. Внешний массо- и теплообмен при малых скоростях витания пузырей ...................................... 42 3.3. Массоотдача от твердой сферической частицы, движущейся в стоксовском режиме ...................... 45 3.4. Внешняя массоотдача при больших скоростях всплытия пузыря ............................................... 47 3.5. Массообмен внутри пузырей ............................ 49 3.6. Перенос массы от капли в звуковом поле при малой интенсивности диффузии ............................... 51 3.7. Массоотдача от капли при интенсивном поперечном потоке вещества ...................................... 54 Глава 4. Истечение газа в жидкость ............................ 59 4.1. Размеры пузыря, отрывающегося от отверстия ............ - 4.2. Скорость истечения газа через достаточно большое отверстие ............................................ 60 4.3. Образование устойчивой газовой подушки под отверстием дырчатого листа ........................... 63 4.4. Истечение в вязкую среду ............................. 64 4.5. Истечение при квадратичном законе сопротивления ...... 66 4.6. Рост газового пузыря на непроницаемой стенке ......... 68 4.7. Режим оттеснения жидкости от проницаемой поверхности .......................................... 69 4.8. Струйное истечение газа в жидкость ................... 72 4.9. Динамический слой слабо взаимодействующих сферических пузырей .................................. 74 4.10. Динамический слой (экспериментальные корреляции) ..... 76 4.11. Теплоотдача от микропористой поверхности к жидкости, барботируемой газом .................................. 79 4.12. Захват газа жидкостной воронкой ...................... 83 4.13. Турбулентный пограничный слой жидкости с пузырьковым газонасыщением ........................................ - Глава 5. Квазигомогенное движение газожидкостной смеси ........ 86 5.1. Скорость звука в гомогенной смеси ..................... - 5.2. Основные квазиодномерные уравнения гомогенной смеси .. 89 5.3. Уравнения движения квазиравновесной парожидкостной смеси ................................................ 90 5.4. Линейная акустика гомогенной смеси ................... 92 5.5. Квазигомогенный поток в трубах ....................... 93 5.6. Местные гидравлические сопротивления ................. 95 Глава 6. Течение в трубах - гетерогенные модели и экспериментальные корреляции ......................... 97 6.1. Структура потока в вертикальных трубах ................ - 6.2. Модель пузырькового и снарядного режимов течения ..... 98 6.3. Модель дисперсно-кольцевого режима течения ........... 99 6.4. Симметричные ламинарио-ламинарное и ламинарно- турбулентное течения ................................ 101 6.5. Ламинарно-пузырьковое течение в вертикальной трубе .. 104 6.6. Симметричное турбулентно-турбулентное течение ....... 107 6.7. Экспериментальные корреляции для вертикальных труб при стабилизированном турбулентном течении смеси .... 110 6.8. Турбулентно-пузырьковое течение в вертикальной трубе ............................................... 111 6.9. Структура потока в горизонтальных трубах ............ 112 6.10. Ламинарно-турбулентное течение в горизонтальной трубе. Экспериментальная корреляция ................. 113 6.11. Карта структур газожидкостной смеси в трубах ........ 117 Глава 7. Волновые процессы на границе раздела двух жидкостей 118 7.1. Возмущения на поверхности раздела двух полуограниченных пространств, заполненных невязкими жидкостями разной плотности .......................... - 7.2. Возмущения на границе двух плоскопараллельных потоков невязких жидкостей .......................... 122 7.3. Длинные гравитационные волны на "мелкой воде" ....... 124 7.4. Кинематические волны ................................ 125 7.5. Волны на поверхности тонких пленок жидкости ......... 128 Глава 8. Гидродинамика и теплообмен при свободном стенании пленок жидкости и отсутствии фазовых переходов ...... 136 8.1. Стабилизированное течение по вертикальной стенке ..... - 8.2. Ламинарный пограничный слой на начальном участке жидкой пленки ....................................... 139 8.3. Тепломассообмен в ламинарной пленке жидкости ........ 140 8.4. Неизотермическая абсорбция на начальном участке ламинарной пленки жидкости .......................... 146 8.5. Тепломассообмен в стабилизированной турбулентной пленке жидкости ..................................... 147 8.6. Внешний тепломассообмен в турбулентной пленке ....... 148 8.7. Минимальная плотность орошения и термическая нестабильность пленки ............................... 149 Глава 9. Теплоотдача при конденсации пара на твердых поверхностях ........................................ 150 9.1. Пленочная и капельная конденсация .................... - 9.2. Основные уравнения теплообмена при пленочной конденсации чистого насыщенного пара ................ 152 9.3. Ламинарное течение конденсата по вертикальной стенке в спокойном паре .................................... 154 9.4. Ламинарное течение конденсата по вертикальной стенке в потоке пара при постоянном коэффициенте трения на границе раздела .................................. 156 9.5. Ламинарное течение конденсата на внешней поверхности горизонтальных цилиндров в спокойном паре ........... 158 9.6. Турбулентное течение конденсата на вертикальной стенке .............................................. 159 9.7. Корреляция экспериментальных данных о пленочной конденсации спокойного пара на вертикальных поверхностях и горизонтальных цилиндрах ............. 163 9.8. Пленочная конденсация на "потолке" .................. 165 9.9. Теплоотдача при капельной конденсации ................ - Глава 10. Конденсация пара на поверхности жидкой фазы ......... 167 10.1. Конденсация струи пара в большом объеме жидкости ..... - 10.2. Конденсация покоящегося пара на поверхности свободно падающей цилиндрической струи ....................... 169 10.3. Конденсация покоящегося пара на плоской струе ....... 173 10.4. Нагрев жидкости в струйном аппарате с несколькими дырчатыми тарелками ................................. 175 10.5. Конденсация на быстродвижущейся струе жидкости ....... - Глава 11. Динамика сферических пузырей в жидкости ............. 178 11.1. Изотермическое расширение и схлопывание газового пузыря ............................................... - 11.2. Динамика парового пузыря в жидкости ................. 179 11.3. Гидродинамическое воздействие на паровой пузырь ..... 182 11.4. Влияние неравновесного испарения на динамику парового пузыря ..................................... 184 11.5. Динамика паровых пузырей, генерируемых на одиночном центре парообразования .............................. 186 Глава 12. Волновые процессы в газожидкостных системах ......... 192 12.1. Пузырьки газа в несжимаемой невязкой жидкости ........ - 12.2. Волновые уравнения для среды без диссипации энергии 194 12.3. Волновые уравнения для среды с диссипативными эффектами ........................................... 202 12.4. Осцилляторная ударная волна ......................... 207 12.5. Численное решение уравнения Кортевега-де Вриза- Бюргерса ............................................ 208 12.6. Ударные волны умеренной и большой интенсивности ..... 212 12.7. Экспериментальные данные о распространении возмущений давления в жидкости с пузырьками газа .... 213 12.8. Тепловые процессы в волновой динамике пузырьковых систем .............................................. 223 12.9. Учет сжимаемости жидкости. Двухволновое уравнение ... 232 Глава 13. Акустика и нелинейные волны в парожидкостной среде .. 239 13.1. Двухтемпературная модель и дисперсионные соотношения .......................................... - 13.2. Основные критерии волновых процессов и экспериментальное исследование волн ................. 245 13.3. Линейные и нелинейные волны ......................... 247 Глава 14. Теплоотдача при развитом пузырьковом кипении на твердых поверхностях нагрева ............. 249 14.1. Два основных режима кипения .......................... - 14.2. Условия закипания на твердой поверхности нагрева (стенке) .................................... 253 14.3. Тепловой подслой в жидкости ......................... 256 14.4. Коэффициент теплоотдачи при развитом кипении в свободно конвектирующей насыщенной жидкости ....... 259 14.5. Теплоотдача при пузырьковом кипении в вынужденном потоке насыщенной жидкости .......................... 262 Глава 15. Термогидродинамические кризисы кипения .............. 264 15.1. Четыре основных механизма кризисов режима кипения .... - 15.2. Критерий гидродинамической устойчивости пристенного кипящего слоя при свободной конвекции в большом объеме насыщенной жидкости .......................... 265 15.3. Кризисы кипения в большом объеме свободно конвектирующей насыщенной жидкости - экспериментальные корреляции ........................ 268 15.4. Критерий гидродинамической устойчивости пристенного кипящего слоя при больших скоростях течения насыщенной жидкости ................................. 270 15.5. Влияние средней температуры жидкости на критический тепловой поток .......................... 272 15.6. Третий кризис кипения ............................... 275 Глава 16. Пленочное кипение ................................... 278 16.1. Два основных вида пленочного кипения ................. - 16.2. Закон испарения жидкой навески на поверхности нагрева и формы жидких сфероидов .................... 279 16.3. Теплоотдача к плоскому сфероиду ..................... 280 16.4. Теплоотдача при пленочном кипении на вертикальной поверхности и на горизонтальных цилиндрах в большом объеме жидкости ............................. 283 16.5. Пленочное кипение на обращенной вверх горизонтальной поверхности, погруженной в большой объем насыщенной жидкости ........................... 287 16.6. Развитое турбулентное пленочное кипение на вертикальной поверхности при свободной конвекции насыщенной жидкости ....................... 289 Литература .................................................... 292