НАЗВАНИЕ СТАТЬИ:
Экспериментальное исследование маломасштабных паровых взрывов

СПИСОК АВТОРОВ:
Ивочкин Ю.П., Поляков П.И., Тепляков И.О., Юдин С.М.

СПИСОК АВТОРОВ (С РАСШИФРОВКОЙ):
Ивочкин Юрий Петрович, Поляков Павел Игоревич, Тепляков Игорь Олегович, Юдин Степан Михайлович

DOI:
https://doi.org/10.33849/2024405

ПОСТУПИЛА В РЕДАКЦИЮ:
21 ноября 2024 г.

ЖУРНАЛ:
Вестник Объединенного института высоких температур

ТОМ:
16

ГОД:
2024

СТРАНИЦЫ:
32-37

РУБРИКА:
Теплообмен и физическая газодинамика

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
паровой взрыв; жидкий металл; фрагментация; пульсации давления

КОДЫ КЛАССИФИКАТОРОВ:
УДК 536.24, УДК 536.423, УДК 621.039

АННОТАЦИЯ:
Выполнена численная оценка величины разрушительного для рабочего сосуда импульса давления, который сгенерирован при взрывной фрагментации горячей жидкометаллической капли, падающей в воду комнатной температуры. Представлены результаты экспериментов по исследованию особенностей дробления капель низкоплавких металлов и сплавов (олово, висмут, свинец, цинк, алюминий, сплавы Розе и Вуда), выполненных при начальной температуре расплава 700~$^ circ$С и массе 10~г. В опытах, помимо контроля  температур расплава и охлаждающей воды, измерялись пульсации давления, а  также велась скоростная видеосъемка процесса фрагментации. Были установлены существенные различия в дроблении исследуемых расплавов. Показано, что наибольшие амплитуды импульсов давления, достигающие значений $ sim 2$~МПа, наблюдались при фрагментации одиночных оловянных капель. Подтверждена возможность инициирования спонтанного парового взрыва посредством взрывного дробления отдельной капли.

TITLE:
Experimental study of small-scale steam explosions

AUTHORS:
Ivochkin Yu.P., Polyakov P.I., Teplyakov I.O., Yudin S.M.

KEYWORDS:
stream explosion; liquid metal; fragmentation; pressure pulations

ABSTRACT:
The  numerical estimation of the magnitude of the pressure pulse destructive  for the working vessel, which is generated during the explosive fragmentation of a hot liquid metal droplet falling into water at room temperature, is performed. The results of experiments on the fragmentation features of droplets of low-melting metals and alloys (tin, bismuth, lead, zinc, aluminum, Rose and Wood alloys) are presented. The experiments were carried out at an initial melt temperature of 700\textdegree C  and a mass of 10~g. In addition to monitoring  the temperatures of the melt and cooling water, the experiments measured pressure pulsations and conducted high-speed video filming of the fragmentation process. Significant differences in the fragmentation of the melts under study were found. It is shown that the highest pressure pulse amplitudes, reaching values of $\sim$2~MPa, were observed  during the fragmentation of single tin droplets. The possibility of initiating a spontaneous steam explosion by explosive fragmentation of an individual droplet is confirmed.