Взаимодействие жидкости с высокотемпературной поверхностью при струйном охлаждении


Авторы

Дуплянкин Р. А.*, Глазков В. В.

Национальный исследовательский университет «МЭИ», ул. Красноказарменная, 17, стр. 1Г, Москва, 111250, Россия

*e-mail: freeze-8@mail.ru

Аннотация

Рассмотрены некоторые аспекты охлаждения высокотемпературных поверхностей с помощью свободных струй недогретой жидкости. Предлагается объяснение наблюдаемому в опытах контакту жидкости с поверхностью нагревателя при уровне температур, превышающем термодинамический предел перегрева жидкости. При этом учитывается, что локальные плотности теплового потока, фиксируемые экспериментально, не могут быть отведены от поверхности в обычном пленочном режиме кипения. Сформулирована гипотеза о том, что увеличение интенсивности теплообмена происходит за счет генерации вихрей на крупных неровностях поверхности, проникающих в жидкость через ультратонкую (5−10 мкм) паровую пленку, образующуюся над поверхностью.

Ключевые слова:

паровая пленка, неровности, вихревая дорожка, теплообмен

Библиографический список

  1. Agarwal C. Surface Quenching by Jet Impingement − A Review // Steel research international. 2018. Vol.90. Iss.1. DOI: 10.1002/srin.201800285

  2. Wolf D.H., Incropera, F., Viskanta R. Jet Impingement Boiling // Advances in heat transfer. 1993. Vol.23. P. 1-132. DOI: 10.1016/S0065-2717(08)70005-4.

  3. Leocadio H., Van Der Geld C. W. M., Passos J. C. Rewetting and boiling in jet impingement on high temperature steel surface // Physics of Fluids. 2018. Vol. 30. Iss.12. DOI: 10.1063/1.5054870

  4. Karwa N., Stephan P. Experimental investigation of free-surface jet impingement quenching process // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2013. Vol.64. P. 1118-1126. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.05.014

  5. Gomez C., Van der Geld C.W.M., Kuerten, J., Liew, R., Bsibsi, M., Van Esch, B.  The nature of boiling during rewetting of surfaces at temperatures exceeding the thermodynamic limit for water superheat // Journal of Fluid Mechanics. 2020. Vol.895. DOI: 10.1017/jfm.2020.232

  6. Liu Z. H., Wang J. Study on film boiling heat transfer for water jet impinging on high temperature flat plate //International Journal of Heat and Mass Transfer. 2001. Vol. 44. Iss.13. P. 2475-2481. DOI: 10.1016/S0017-9310(00)00281-7

  7. Жукаускас А., Улинскас Р. Теплоотдача поперечно обтекаемых пучков труб // Вильнюс: Мокслас. 1986. 192 c.

  8. Albarède P., Monkewitz P. A. A model for the formation of oblique shedding and «chevron» patterns in cylinder wakes // Physics of Fluids A: Fluid Dynamics. 1992. Vol. 4. Iss. 4. P. 744-756. DOI: 10.1063/1.858292

  9. Yu G., Avital E. J., Williams J. J. R. Large eddy simulation of flow past free surface piercing circular cylinders //Journal of Fluids Engineering. 2008. Vol. 130. Iss.10. DOI: 10.1115/1.2969462

  10. Ageorges V., Peixinho J., Perret G. Flow and air-entrainment around partially submerged vertical cylinders // Physical Review Fluids. 2019. Vol. 4. Iss. 6. DOI: 10.1103/PhysRevFluids.4.064801

  11. Benitz M.A., Carlson D.W., Seyed-Aghazadeh B., Modarres-Sadeghi Y., Lackner M.A., Schmidt D.P. CFD simulations and experimental measurements of flow past free-surface piercing, finite length cylinders with varying aspect ratios // Computers & Fluids. 2016. Vol. 136. P. 247-259. DOI: 10.1016/j.compfluid.2016.06.013

  12. Rosetti G.F., Vaz G., Hoekstra M., Gonçalves R.T., Fujarra A.L.C. CFD calculations for free-surface-piercing low aspect ratio circular cylinder with solution verification and comparison with experiments // International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering – American Society of Mechanical Engineers (June 9–14, 2013, Nantes, France). Nantes, 2013. P. 10963. DOI: 10.1115/OMAE2013-10963

  13. Gonçalves R.T., Franzini G.R., Rosetti G.F., Meneghini J.R., Fujarra A.L.C.  Flow around circular cylinders with very low aspect ratio // Journal of Fluids and Structures. 2015. Vol. 54. P.122-141. DOI: 10.1016/j.jfluidstructs.2014.11.003

  14. Клячко Л. С. Уравнение движения пылевых частиц в пылеприемных устройствах// Отопление и вентиляция. 1934. № 4. С. 27-32.

  15. Roshko A. On the development of turbulent wakes from vortex streets. 1954.   NACA Technical Note No. 1191. URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19930092207/downloads/19930092207.pdf

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024