22 октября 2020, четверг, 06:54
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

31 июля 2018, 09:45

При закалке металла происходит микропузырьковое кипение

Экспериментальная установка для изучения режимов кипения
Экспериментальная установка для изучения режимов кипения
Арслан Забиров

Ученые впервые сформулировали физическую модель необычного режима кипения, который проявляется в жидкости при закалке металла. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ) в рамках Президентской программы исследовательских проектов. Полученные результаты опубликованы в журнале International Journal of Heat and Mass Transfer, кратко о них рассказывается в пресс-релизе РНФ.

«В этой публикации впервые в мире предложена ясная физическая модель, объясняющая парадоксальные явления, которые наблюдаются при охлаждении горячих тел в жидкостях. Это и закалка, и термическая обработка металлов, и охлаждение атомного реактора в случае тяжелой аварии – огромное количество реальных приложений, под которые теперь положена строгая теория», – рассказал один из авторов статьи Арслан Забиров, сотрудник Национального исследовательского университета «Московский энергетический институт».          

Когда в чайнике кипит вода, на его стенках образуются пузырьки пара. Такое кипение называется пузырьковым. Оно позволяет отводить от твердой стенки много тепла. Однако при некоторой, «критической» плотности этого теплового потока возникает так называемый пленочный режим кипения – твердая поверхность оказывается отделена от кипящей жидкости тонкой пленкой пара. Водяной пар, как и всякий газ низкой плотности, – прекрасный тепловой изолятор, и поэтому процесс передачи тепла от горячего тела к жидкости при пленочном кипении замедляется. Наблюдать это явление можно, если капнуть на раскаленную плиту немного воды: капля оказывается отделена от плиты пленкой пара и начинает «скользить» по поверхности и даже подпрыгивать.

30 лет назад был обнаружен еще один режим кипения, который возникает, если разница температур нагревающего тела и жидкости еще больше. Такая ситуация возникает, например, при закалке металлов. Пленка пара в этом случае тоже образуется, но вот скорость теплопередачи не снижается, как при обычном пленочном кипении, а значительно возрастает – за секунду температура тела может упасть на 1000 градусов. При этом типе кипения вблизи паровой пленки образуются крошечные пузырьки пара, поэтому это явление назвали микропузырьковым режимом кипения. Как именно эти пузырьки образуются и как влияют на процесс теплопередачи, оставалось неизвестным. Ученые из НИУ МЭИ впервые представили физическую модель этого необычного процесса.

Авторы исследования создали большую базу экспериментальных данных и сравнили, при каких условиях возникает микропузырьковое кипение, а при каких нет. В результате ученые пришли к выводам о физической основе явления: оказалось, такой мощный перенос тепла от раскаленного тела к жидкости происходит из-за наличия шероховатостей поверхности твердого тела и волнового течения жидкости. Пики шероховатостей иногда случайным образом «прорывают» паровую пленку, из-за чего происходит их контакт с гребнями волн жидкости. Этого контакта оказывается достаточно, чтобы большое количество тепла перенеслось от тела к жидкости.

«Модель объясняет необычайно высокие темпы охлаждения раскаленных тел в жидкостях. Она разрешает парадокс взаимодействия жидкости с поверхностью, имеющей температуру выше температуры предельного перегрева этой жидкости. Она предсказывает, на каких жидкостях и металлах этот интенсивный режим будет наблюдаться, а на каких не будет. Более того, модель с высокой точностью предсказывает температуру поверхности, при которой этот интенсивный режим начнется», – добавил ученый.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.