Verlauf der Zustandsgrößen und gasdynamische Zusammenhänge bei der spontanen Kondensation reinen Wasserdampfes in Lavaldüsen
Tóm tắt
Strömungsvorgäng mit einem Phasenübergang bei der Entspannung reinen Wasserdampfes werden theoretisch und experimentell untersucht und dabei für die Keimbildungshäufigkeit und das Tropfenwachstumsgesetz Zusammenhänge benutzt, die verschiedene Verfasser nach der klassischen Theorie angegeben haben. Ein eindimensionales, gasdynamisches Modell liefert ein Gleichungssystem, mit dem sich stationäre Strömungszustände mit und ohne Verdichtungsstoß (d. h. unter- und überkritischer Wärmezufuhr durch Kondensation) berechnen lassen. Der errechnete Verlauf der Zustandsgrößen wird mit sehr genauen Messungen verglichen. Im Experiment ergeben sich stationäre und instationäre Strömungsformen, wie sie ähnlich früher bei der Entspannung feuchtet Luft beobachtet wurden. Die Untersuchungen zeigen, daß die Ergebnisse der klassischen Keimbildungstheorie für Wasserdampf zu kleineren Zahlenwerten hin korrigiert werden müssen, da nur dann die errechneten und die gemessenen Druckverteilungen übereinstimmen.
Tài liệu tham khảo
Gyarmathy, G.: Grundlagen einer Theorie der Naßdampfturbine. Diss. Eidgen. Techn. Hochschule Zürich 1962.
Traupel, W.: Zur Theorie der Naßdampfturbine Schweiz. Bauztg.77 (1959) Nr. 20 S. 324/28.
Wegener, P. P., u.L. M. Mack: Condensation in supersonic and hypersonic with tunnels. Advances in applied mechanics. Bd. 5. New York: Academic Press 1958; insbes. S. 307/447.
Wegener, P. P.: Nonequilibrium flows. New York: M. Dekker 1969.
Hirth, J. P., u.G. M. Pound: Condensation and evaporation-nucleation and growth kinetics. Progress in materials science. Bd. 2, Oxford: Pergamon Press 1963.
Gyarmathy, G., u.H. Meyer: Spontane Kondensation. VDI-Forsch.-Heft 508. Düsseldorf: VDI-Verlag 1965.
Binnie, A. M., u.M. W. Woods: The pressure distribution in a convergent-divergent steam nozzle. Proc. Instn. mech. Engrs.138 (1939) Nr. 2, S. 229/66.
Puzyrewski, R.: Condensation of water vapour in a Laval nozzle. Instytut Maszyn Przeplywowych, Polskiej Akademii Nauk 1969.
Oswatitsch, K.: Kondensationserscheinungen in Überschalldüsen. Z. angew. Math. Mech. (ZAMM)22 (1942) Nr. 1, S. 1/14.
Wegener, P. P., u.A. A. Pouring: Experiments on condensation of water vapor by homogeneous nucleation in nozzles. Phys. Fluids7 (1964) Nr. 3 S. 352/61.
Pouring, A. A.: Thermal choking and condensation in nozzles. Phys. Fluids8 (1965) Nr. 10 S. 1802/10.
Hill, P. G.: Condensation of water vapour during supersonic expansion in nozzles. J. Fluid Mech.25 (1966) Nr. 3 S. 593/620.
Jaeger, H. L., E. J. Willson, P. G. Hill u.K. C. Russel: Nucleation of supersaturated vapours in nozzles. J. chem. Phys.51 (1969) Nr. 12 S. 5380/97.
Schmidt, B.: Beobachtungen über das Verhalten der durch Wasserdampfkondensation ausgelösten Störungen in einer Überschall-Windkanaldüse. Diss. Techn. Hochschule Karlsruhe 1962.
Barschdorff, D.: Kurzzeitfeuchtemessung und ihre Anwendung bei Kondensationserscheinungen. in Lavaldüsen. Strömungsmechanik und Strömungsmaschinen. Mitt d. Inst. f. Strömunglehree und Strömungsmaschinen, Heft 6. Universität Karlsruhe Juni 1967.
Zierep, J., u.S. Lin: Ein Ähnlichkeitsgesetz für instationäre Kondensationsvorgänge in Lavaldüsen. Forsch. Ing.-Wes.34 (1968) Nr. 4 S. 97/99.
Becker, R., u.W. Döring: Kinetische Behandlung der Keimbildung in übersättigten Dämpfen. Ann. Physik24 (1935) Nr. 5 S. 719–52.
Zeldovich, Y. B.: Theory of the formation of a new phase cavitation. J. exper. theor. Physik (UdSSR)12 (1942) Nr. 4 S. 525/38.
Frenkel, J.: Kinetic theory of liquids. New York: Oxford University Press 1946.
Lothe, H., u.G. M. Pound: Reconsiderations of nucleation theory. J. chem. Phys.36 (1962) Nr. 8 S. 2080/85.
Abraham, F. F., u.G. M. Pound: Re-examination of homogeneous nucleation theory. J. chem. Phys.48 (1968) Nr. 2 S. 732/40.
Reiss, H., J. L. Katz, u.E. R. Cohen: Translation-rotation paradox in the theory of nucleation. J. chem. Phys.48 (1968) Nr. 12 S. 5553/60.
Oriani, R. A., u.B. E. Sunquist: Emendations to nucleation theory and the homogeneous nucleation of water from the vapour. J. chem. Phys.38 (1963) Nr. 9 S. 2082/89.
Gyarmathy, G.: Zur Wachstumsgeschwindigkeit kleiner Flüssigkeitstropfen in einer übersättigten Atmosphäre. Z. angew. Math. Phys.14 (1963) Nr. 3 S. 280/93.
Courtney, W. G.: Homogeneous nucleation and condensation of water. J. Phys. Chem.72 (1968) Nr. 2 S. 421/32 u. Nr. 2 S. 433/40.
Ludwig, A.: Berechnung des Strömungsvorganges mit spontaner Kondensation des Wasserdampfes in Überschalldüsen. Diplomarbeit am Inst. f. Thermische Strömungsmaschinen, Universität Karlsruhe 1969.
Zierep, J.: Vorlesungen über theoretische Gasdynamik. Karlsruhe: Verlag G. Braum 1963.
Jungclaus, G., u.O. van Raay: Berechnung der Strömung in Lavaldüsen mit beliebig verteilter Wärmezufuhr. Ing.-Arch.36 (1967) Nr. 4 S. 226/36.
Barschdorff, D.: Droplet formation, influence of shock waves and instationary flow patterns by condensation phenomena at supersonic speeds. Proc. of the 3, Internat. Conf. on Rain Erosion and Associated Phenomena, August 1970. Farnborough: Royal Aircraft Establ. (R. A. E.) 1971.
Lane, W. R.: Shatter of drops in streams of air. Industr. Engng. Chem.43 (1951) Nr. 6 S. 1312/16.
Tolman, R. C.: Effects of droplet size on surface tension. J. Chem. Phys.17 (1949) Nr. 3 S. 333/37.
Kirkwood, J. G., u.F. P. Buff: The statistical mechanical theory of surface tension. J. chem. Phys.17 (1949) Nr. 3 S. 338/43.
VDI-Wasserdampftafeln (kJ, bar). 8. Aufl. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag u. München: R. Oldenbourg 1969.
Grigull, U., u.J. Bach: Die Oberflächenspannung und verwandte Zustandsgrößen des Wassers. Brennst.-Wärme-Kraft (BWK)18 (1966) Nr. 2 S. 73/75.
Häßler, G.: Zerstörung von Wassertropfen durch aerodynamische Kräfte im Dampfstrom. Proc. of the 3. Internat. Conf. on Rain Erosion and Associated Phenomena, August 1970. Farmborough: Royal Aircraft Establ. (R. A. E.) 1971.
Shapiro, A. H.: The dynamics and thermodynamics of compressible fluid flow. Bd. 1 u. 2. New York: Ronald Press Co. 1953 u. 1954.
Traupel, W.: Thermische Strömungsmaschinen. Bd. 1; 2. Aufl. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag 1966.
Feder, O., K. C. Russel, J. Lothe u.G. M. Pound: Homogeneous nucleation and growth of droplets in vapours. Advanced Phys.15 (1966) Nr. 57 S. 111/77.
Reiss, H., u.J. L. Katz: Resolution of the translation-rotation paradox in the theory of irreversible condensation. J. chem. Phys.46 (1967) Nr. 7 S. 2496/99.
Lothe, J., u.G. M. Pound: Concentration of clusters in nucleation and the classical phase integral. J. chem. Phys.48 (1968) Nr. 4 S. 1849/52.
Zierep, J., u.S. Lin: Bestimmung des Kondensationsbeginns bei der Entspannung feuchter Luft in Überschalldüsen. Forsch. Ing.-Wes.33 (1967) Nr. 6 S. 169/72.