Экспериментальное исследование кипения на модифицированной поверхности испарителя теплонасосной установки


DOI: 10.34759/tpt-2020-12-4-155-162

Авторы

Устинов Д. А., Сиденков Д. В., Кузма-Кичта Ю. А.*, Устинов В. А., Устинов А. К.

Национальный исследовательский университет «МЭИ», Красноказарменная ул., 14, Москва, 111250, Россия

*e-mail: kuzma@itf.mpei.ac.ru

Аннотация

С помощью оптических лазерных методов зондирования двухфазной среды исследован процесс кипения фреона 134а на модифицированной поверхности испарителя теплонасосной установки. Анализ интегральных значений интенсивности рассеянного на паровых пузырьках зондирующего лазерного излучения в потоке теплоносителя на основе теории рассеяния Ми позволил определить средний размер паровых пузырьков в потоке теплоносителя, равный 0.1 мм. Получены временные, корреляционные и фазовые характеристики процесса кипения на модифицированной поверхности. Анализ временного сигнала велся в диапазоне до 100 кГц. С использованием сечения Пуанкаре фазового портрета колебаний интенсивности зондирующего лазерного излучения проведено сравнение процесса пузырькового кипения на плоской поверхности теплообмена и на модифицированной. Установлено, что диапазон размеров паровых пузырей, генерируемых на модифицированной поверхности, в 50 раз больше, чем на плоской поверхности. Полученные в работе материалы свидетельствуют о хаотичной природе кипения.

Ключевые слова:

кипение, модифицированная поверхность, фазовый портрет, сечение Пуанкаре, хаос.

Библиографический список

  1. Кузма-Кичта Ю.А. Исследование интенсификации теплообмена и разработка рекомендаций для расчета теплогидравлических характеристик в докризисной и закризисной областях парогенерирующих каналов. Дисс... докт. техн. наук. Москва. МЭИ.1989.

  2. Ustinov A., Mitrovic J. Highly effective surfaces for boiling applications // Proc. of 5th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, Sun City, South Africa, 2007.

  3. Ustinov A., Mitrovic J. Special boiling effects of novel microstructured surface // Proc. of 5th European Thermal-Sciences Conference, The Netherlands, 2008.

  4. Ustinov A., Ustinov V., Mitrovic J. Pool boiling heat transfer from a bundle of tubes provided with the novel microstructure // Proc. of ECI International Conference on Heat Transfer and Fluid Flow in Microscale, Canada, Whistler, 21‒26 September 2008.

  5. Устинов В.А., Сухих А.А. Исследование процессов теплообмена на микроструктурированных поверхностях в испарителе теплонасосной установки // Энергосбережение и водоподготовка. 2010. № 2 (64). С. 43‒46.

  6. Mitrovic J., Ustinov A. Nucleate boiling heat transfer on a tube provided with a novel microstructure // Journal of Enhanced Heat Transfer. 2006. 13(3). P. 261–278.

  7. Mitrovic J., Ustinov A. Boiling features of a novel microstructure // Proc. of 13th International Heat Transfer Conference. Sydney, Australia, August 13–18, 2006.

  8. Kuzma-Kichta Yu., Leontiev A. Heat and mass tranfer en-hancement on macro-, miicro-, and nanoscales choice and justi-fication of the heat transfer intensification methods // Journal of Enhaced Heat Transfer. 2018. V. 25. Iss. 6. P. 465–565.
  9. Thome J.R. Enhanced boiling heat transfer. Hemisphere, New York, 1990. 356 p.

  10. Webb R.L. Principles of Enhanced Heat Transfer. Wiley Int. Publication, 1994. 556 p.

  11. Solodov A.P. Computer Model of Nucleate Boiling // Proc. of the International Engineering Foundation, 3rd Conference, Irsee, Germany. 1997. P. 231–238.

  12. Устинов Д.А., Сиденков Д.В., Кузма-Кичта Ю.А., Устинов A.K., Устинов A.A. Исследование роста и колебаний парового пузыря на плоской поверхности нагрева в большом объеме // Тепловые процессы в технике. 2019. Т. 11. № 8. С. 338–344.

  13. Устинов А.А. Исследование колебаний границы раздела фаз при кипении. Дисс.... канд. техн. наук. Москва. МЭИ. 2005.

  14. Kuzma-Kichta Yu.A., Ustinov A.K., Ustinov A.A. Investigation of interface oscillation during boiling by the method of laser and acoustic diagnostics. // The Engineering Foundation Conference. Boiling 2000: Phenomena and Emerging Applications. April 30 — May 5, Anchorage, Alaska, USA, V. 1. P. 100–115.

  15. Mie G. Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen // Annalen der Physik. Vierte Folge. Band 25. 1908. N 3. P. 377–445.

  16. Бисярин В.П., Соколов А.В., Сухонин Е.В. Федорова Л.В., Ширей Р.А. Ослабление лазерного излучения в гидрометеорах / Под ред. М.А. Колосова. М.: Наука, 1977. 176 с.

  17. 17. Ландсберг Г.С. Оптика. М.:Физматлит, 2004. 852 с.

  18. Хакен Г. Синергетика. Иерархия неустойчивости в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: Мир, 1985. 512 с.

  19. Шустер Г. Детерминированный хаос. Введение. М.: Мир, 1988. 240 с.

  20. Kuzma-Kichta Yu.A., Bondur V.G. Chaos under interface oscillations during boiling and sea surface agitation // Journal of Physics: Conference Series 1382 (2019) 012111 IOP Publishing. DOI:10.1088/1742-6596/1382/1/012111 1

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024