Факторы интенсификации кипения в двухфазных системах терморегулирования

Анотація

Робота присвячена експериментальному і теоретичному вирішенню важливої ​​науково-технічної задачі інтенсифікації теплообміну в мікроструктурованих елементах систем терморегулювання з метою підвищення їх теплотехнічної ефективності, надійності, зменшення маси і габаритів. Розглянуто основні структурні характеристики капілярно-пористих тіл, такі як ефективна пористість, крива розподілу пір за радіусом, проникність і т.д. Визначено основні механізми перенесення маси речовини в пористому середовищі. Виконано аналіз особливостей модельних уявлень для процесів кипіння рідини на пористих і на розвинених поверхнях теплообміну і обґрунтовані фізичні фактори, що дозволяють забезпечити високі теплові потоки при малих різницях температур. Реалізований комплекс експериментальних і розрахункових досліджень характеристик процесів двухфазного теплообміну при кипінні в мікроканальних тонкоплівкових випарниках дозволив визначити специфіку впливу структури поверхні на інтенсивність процесу тепловіддачі, встановлені залежності їх теплопередаючої здатності від форми поперечних перерізів і співвідношень між глибиною і шириною прямокутних мікроканалів.

Проведено теоретичний аналіз особливостей гідродинамічних і теплообмінних процесів, що протікають в мікроструктурах, який продемонстрував можливості інтенсифікації теплообміну при кипінні шляхом оптимізації теплотехнічних характеристик мікроструктури і використання гібридних мікроструктур різної пористості. Встановлено, що процес теплообміну при випаровуванні і кипінні рідин в капілярно-пористих тілах і на розвинених поверхнях, покритих мережею капілярних каналів, має низку особливостей порівняно з кипінням рідини в великому об'ємі над гладкою поверхнею, а також в каналах і трубах з гладкими стінками. Пориста структура і капілярні канавки інтенсифікують процес теплообміну в широкому діапазоні теплових потоків і дозволяють здійснити плавний перехід від режиму випаровування до режиму кипіння. Процес настання кризи кипіння згладжується, при цьому крива кипіння не має яскраво виражених максимумів. Покриття пористими структурами або мікроканалами поверхні теплообміну з метою інтенсифікації процесу є особливо ефективним для кріогенних рідин (гелій, водень і т. п.), а також в низькотемпературних теплових трубах і термосифонах.