Влияние типа микроструктурирования стенки на теплообмен при кипении в стекающих пленках маловязкой жидкости


Авторы

Володин О. А.1*, Печеркин Н. И.1, Павленко А. Н.1, Степанов К. А.1, Зубков Н. Н.2

1. Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН, проспект Академика Лаврентьева, 1, Новосибирск, 630090, Россия
2. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Москва, 105005, Россия

*e-mail: volodin_o@mail.ru

Аннотация

Представлены экспериментальные данные по влиянию геометрических характеристик микроструктуры поверхности на интенсификацию теплоотдачи при кипении в стекающих пленках жидкости. Исследовалось два типа микроструктурирования: микрообребрение с полузакрытыми подповерхностными порами и микроштырьковые структуры. В качестве рабочей жидкости использовалась бинарная смесь хладонов R114/R21. Течение пленки осуществлялось по наружной поверхности вертикальных цилиндров в ламинарно-волновом режиме. Показано, что теплообменные поверхности с полузакрытыми подповерхностными микропорами имеют значительное преимущество в интенсификации теплоотдачи в режиме кипения по сравнению с микроструктурированными поверхностями, не имеющими прикрытых пор, а также с гладкой поверхностью.

Ключевые слова:

стекающие пленки, интенсификация теплоотдачи, пузырьковое кипение, хладоны, метод деформирующего резания

Библиографический список

  1. Attinger D., Frankiewicz C., Betz A.R., Schutzius T.M., Ganguly R., Das A., Kim C.-J. and Megaridis C.M. Surface engineering for phase change heat transfer: A review // MRS Energy & Sustainability: A Review Journal. 2014. V. 1. E4. DOI:10.1557/mre.2014.9

  2. Kim D.E., Yu D.I., Jerng D.W., Kim M.H., Ahn H.S. Review of boiling heat transfer enhancement on micro/nanostructured surfaces // Experimental Thermal and Fluid Science. 2015. V. 66. P. 173‒196. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2015.03.023

  3. Pecherkin N.I., Pavlenko A.N., Volodin О.A. Heat transfer and crisis phenomena at the film flows of freon mixture over vertical structured surfaces // Heat Transfer Engineering. 2016. V. 37. N 3‒4. P. 257– 268. DOI: 10.1080/01457632.2015.1052657

  4. Shchelchkov A.V., Popov I.A. and Zubkov N.N. Boiling of a liquid on microstructured surfaces under free-convection conditions // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2016. V. 89. N 5. P. 1152‒1160. DOI: 10.1007/s10891-016-1478-5

  5. Thors P., Zoubkov N. Pat.US 8573022 B2, Int. Cl. B21D53/01 Method for making enhanced heat transfer surfaces / Issued November 5, 2013.

  6. Surtaev A.S., Pavlenko A.N., Kalita V.I., Kuznetsov D.V., Komlev D.I., Radyuk A.A., Ivannikov A.Yu. The influence of three-dimensional capillary-porous coatings on heat transfer at liquid boiling // Technical Physics Letters. 2016. V. 42. N 4. P. 391‒394. DOI: 10.1134/S106378501604026X

  7. Surtaev A.S., Pavlenko A.N., Kuznetsov D.V., Kalita V.I., Komlev D.I., Ivannikov A.Yu., Radyuk A.A. Heat transfer and crisis phenomena at pool boiling of liquid nitrogen on the surfaces with capillary-porous coatings // Intern. Journal of Heat and Mass Transfer. 2017. V. 108. P. 146–155. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.11.100

  8. Starodubtseva I.P., Pavlenko A.N., Quenching by falling cryogenic liquid film of extremely overheated plate with structured capillary-porous coating // Journal of Engineering Thermophysics. 2018. V. 27. N 3. P. 294–302. DOI: 10.1134/S1810232818030049

  9. Гогонин И.И. Теплообмен при кипении жидкости в пленке, движущейся под действием силы тяжести // ИФЖ. 2010. № 4. С. 821–826. DOI:10.1007/s10891-010-0409-0

  10. Volodin O.A., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N., Zubkov N.I. Heat transfer and crisis phenomena at boiling of refrigerant films falling down the surfaces obtained by deformational cutting // Interfacial Phenomena and Heat Transfer. 2017. V. 5. P. 215–222. DOI: 10.1615/InterfacPhenomHeatTransfer.2018025507

  11. Pecherkin N.I., Pavlenko A.N., Volodin O.A. Heat transfer and critical heat flux at evaporation and boiling in refrigerant mixture films falling down the tube with struc-tured surfaces // Int. J. Heat and Mass Transfer. 2015. V. 90. N. 11. P. 149–158. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.06.050

  12. Павленко А.Н., Печеркин Н.И., Володин О.А. Теплообмен и кризисные явления в стекающих пленках жидкости при испарении и кипении. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2016. 196 с.

  13. Ayub Z.H. Pool boiling from GEWA surfaces in water and R-113 (1986). Retrospective Theses and Dissertations. Paper 7979. DOI:10.1007/BF01004023

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024