Выброс пузырьков воздуха

Для экспериментальной проверки выделения пузырьков воздуха из газонасыщенной воды (водопроводная вода) при быстрой декомпрессии была спроектирована и изготовлена экспериментальная установка, представляющая собой ячейку высокого давления (ЯВД) с полезным объемом 10,6 см3. Чертеж и внешний вид ЯВД приведены на Рис. 1 и Рис. 2 соответственно. В полезный объем ЯВД основной вклад дает объем камеры 8, показанной на Рис. 1.

1. Манометр;

2. Отверстие для заливки воды;

3. Выпускной клапан;

4. Окно;

5. Отверстие для напуска газа;

6. Поршень;

7. Вентиль;

8. Камера;

9. Алюминиевые фольги;

10. Фторопластовые шайбы

Рис. 1 ‒ Чертеж ячейка высокого давления.

Рис. 2 ‒ Внешний вид ячейки высокого давления

ЯВД представляет собой цилиндрическое отверстие (8) в металлическом прямоугольнике 64х64х48, которое закрывается с обеих сторон двумя плексигласовыми цилиндрами (4). Толщина плексигласовых цилиндров рассчитывалась так, чтобы они выдерживали давление до 20 МПа. Цилиндры, через резиновые прокладки, прижимаются к металлическому прямоугольнику через прямоугольную шайбу четырьмя болтами. С одной стороны прямоугольника вмонтирован поршень для сжатия воды (6). С других сторон металлического прямоугольнику сделаны технологические отверстия для заливки воды (2), для подключения датчика давления (1), для напуска газа в объем жидкости (5) и для сброса давления (3). Давление сбрасывается через отверстие (3) в результате прорыва нескольких алюминиевых фольг, происходящего из-за подъема давления в ЯВД с помощью поршня (6). Алюминиевые фольги толщиной 1,5 мкм располагаются между фторопластовыми шайбами (10), которые, для обеспечения герметичности, сильно сжаты между корпусом ячейки и стальной шайбой с отверстием Ø = 6 мм. Давление прорыва фольг задавалось величиной 10 МПа. Указанное давление обеспечивается экспериментально определенным количеством фольг: 18 - 19 штук. Время сжатия воды до прорыва фольг составляет 40 с.

Эксперименты по формированию пузырьков в воде проводились при давлении 10,0 МПа, которое попадало в интервал давлений сверхкритического состояния СО2. Начальная газонасыщенность воды определялась величиной порядка 0,01 м3/м3, что соответствовало отстоявшейся в течение 0,25…5,0 часов водопроводной воде. В прилагаемом клипе показана длящаяся около 3с динамика газовых пузырьков в ЯВД в результате быстрого сброса давления.