Interaction of co-current gas flow with near-wall liquid film inside a nozzle (cylindrical channel) under ejection into vacuum is studied experimentally. Local parameters of near-wall films of ethanol, water and their mixtures under interaction with co-current air flow are measured with the help of capacity-type probes. It is shown that under conditions of experiments carried out co-current flow exert strong dynamic impact on near-wall liquid film, leading to intensive wave formation, detachment of droplet and their dispersal by co-current flow. It is found that the amount of liquid entrained from boundary surface can reach over 50% from the initial flow rate of liquid. Flow structure of gas-droplet jet arising under ejection into vacuum is visualized with the help of laser illumination. Appearance of droplets backflows (at angles over 90 degrees with respect to nozzle axis) is shown. Temperature of the film formed on the nozzle external surface is measured. It is shown that the film of liquid is cooled down to the temperature at which its saturated vapor pressure becomes equal to pressure in vacuum chamber.
nozzle, vacuum, near-wall film, water-ethanol mixture, interface phenomena
Экспериментально исследуется взаимодействие спутного газового потока с пристенной пленкой жидкости внутри сопла (цилиндрического канала) с последующим истечением в вакуум. С использованием зондов емкостного типа измерены локальные параметры пристенных пленок этанола, воды и их смесей при взаимодействии со спутным потоком воздуха. Показано, что в условиях проведенных экспериментов спутный поток оказывает сильное динамическое воздействие на пристенную пленку жидкости, приводя к интенсивному волнообразованию, срыву и уносу капель спутным потоком. Установлено, что количество срываемой с межфазной поверхности жидкости может достигать 50% и более от начального расхода жидкости в пленке. С использованием лазерной подсветки визуализирована структура течения газокапельного потока, возникающего при истечении в вакуум. Показано возникновение обратных (под углом более 90 градсов относительно оси сопла) потоков капель. Измерена температура пленки жидкости, образующаяся на внешней поверхности сопла. Показано, что пленка охлаждается до температуры, при которой давление её насыщенных паров становится равных давлению в вакуумной камере.
сопло, вакуум, пристенная пленка, смесь вода-этанол, фазовые превращения
