Об особенностях процесса конденсации на поверхностях теплообмена с различными краевыми углами смачивания


Авторы

Гавриш А. С.

Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского”, проспект Перемоги, 37, Киев, Украина, 03056

e-mail: andrew_gavrish@ukr.net

Аннотация

Проведен анализ различных данных для одной из важнейших характеристик механизма конденсации — краевого угла смачивания. Рассмотрено явление гистерезиса краевого угла и диапазон изменения углов натекания и оттекания для различных типов теплоносителей и теплообменных поверхностей. Рассмотрена возможность получения супергидрофобных, гидрофобных и супергидрофильных теплообменных поверхностей наряду с существующими гидрофильными поверхностями. Сосуществование при этом различных типов конденсатных образований может быть охарактеризовано при помощи условного цикла процесса. Гистерезис краевых углов (статического равновесного, натекания и отекания) для известных типов теплоносителей и теплообменных поверхностей нивелируется при переходе к супергидрофобным поверхностям. Описание многообразия конденсационных процессов, проводимое с использованием понятия условного цикла, получает ряд особенностей для супергидрофобных поверхностей. Рассмотрены эмпирические формулы для расчета диапазонов изменения углов натекания и оттекания в зависимости от значения краевого угла смачивания.

Ключевые слова

краевой угол смачивания, условный цикл конденсации, гидрофильность, гидрофобность

Библиографический список

  1. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации. М.: Энергия, 1981. 240 с.

  2. Tanasawa I. Advances in condensation heat transfer // Advances in Heat Transfer, 1991. V. 21. P. 55–139.

  3. Танасава И. Состояние и перспективные направления в исследованиях капельной конденсации // Нихон кикай гаккай ромбунсю. 1982. Т. 48. № 429. С. 835–843.

  4. Филлипов Г.А., Салтанов Г.А., Кукушкин А.Н. Гидродинамика и тепломасообмен в присутствии поверхностно-активных веществ. М.: Энергоатомиздат, 1988. 184 с.

  5. Бойнович Л.Б., Емельяненко А.М. Гидрофобные материалы и покрытия: принципы создания, свойства и применение // Успехи химии. 2008. 77 (7). С. 619–638.

  6. Бойнович Л.Б., Домантовский А.Г., Емельяненко А.М. и др. Противооблединительные свойства супергидрофобных покрытий из алюминия и нержавеющей стали // Известия Академии наук. Серия химическая. 2013. № 2. С. 383–391.

  7. Zheng L., Wang Y-X., Plawsky J.L., Wayner P.C. Effect of curvature, contact angle, and interfacial sub cooling on contact line spreading in a micro drop in dropwise condensation // Langmiur. 2002. N 18. P. 5170–5177.

  8. Kenneth K. S. Lau, Jose Bico, Kenneth B. K. Teo, Manish Chhowalla, Gehan A. J. Amaratunga, William I. Milne, Gareth H. McKinley, Karen K. Gleason. Superhydrophobic carbon nanotube forests // Nano Letters. 2003. V. 3. N 12. P. 1701–1705.

  9. Попов В.Г. О гистерезисе краевого угла смачивания капель (пузырей) // Теплофизика высоких температур. 1991. Т. 29. № 3. С. 530–539.

  10. Гавриш А.С., Риферт В.Г., Сардак А.И. Анализ влияния диаметров капель на интенсивность теплообмена при капельной конденсации // Инженерно-физический журнал. 1994. Т. 66. № 6. С. 668–672.

  11. Гавриш А.С., Гавриш С.А. Об особенностях краевого угла смачивания и механизма процесса конденсации // Труды РНКТ-4. 2006. Т. 5. С. 77–80.

  12. Гавриш А.С. О супергидрофобных поверхностях и механизме процесса конденсации // Материалы Международной конференции СПТЭ. 2017. Т. 1. С. 277–278.

  13. Гавриш А.С. О современных поверхностях теплообмена, краевых углах и условном цикле конденсации // Труды РНКТ-7. 2018. Т. 2. С. 35–38.

  14. Croix J.M., Casset R., Camus R. Etude de condensation en gouttes par promoteurs organiques. Lyon: SETRE, 1978. 32 p.

  15. Xuehu M., Dunqi X., Jifand L. A study of dropwise condensation on the ultra-thin polymer surfaces // International Heat Transfer Conference. Brighton, UK. 1994. V.3. P. 359–364.

  16. Kim K., Vemuri S., Bell T., Govindaraju S. Advanced heat exchangers using tunable nanoscale-molecular assembly (Innovative concept phase — 1) // Nanoscience program university of Nevada, Nevada ventures, Reno, 2004. N DE-FG26-02NT41543. P. 1–42.

  17. Гавриш А.С. О некоторых аспектах получения защитных покрытий несмачиваемых конденсационных поверхностей // Труды РНКТ-7. 2018. Т. 2. С. 31–34.

  18. Гавриш А.С., Шевченко А.Н., Мисюра Т.А. О перспективах применения супергидрофобных поверхностей // Тепловые процессы в технике. 2018. Т. 10. № 1-2. С. 84–89.

  19. Гавриш А.С., Гавриш С.А., Христюк И.Н. О применения поверхностно-активных веществ в теплообменниках-конденсаторах типа РТА // Тепловые процессы в технике. 2016. Т. 8. № 10. С. 461–465.

  20. Гавриш А.С., Затирка Н.О., Гальченко И.В. О применении веществ Гидроэффект-Нанопротек в теплообменных аппаратах // Тепловые процессы в технике. 2015. Т. 7. № 10. С. 449–453.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024