Исследование смачивания поверхности с различной структурой и интенсификация теплообмена при конденсации на трубе


Авторы

Кузма-Кичта Ю. А.1, Иванов Н. С.1*, Аляутдинова М. М.2

1. Национальный исследовательский университет «МЭИ», Красноказарменная ул., 14, Москва, 111250, Россия
2. Национальный исследовательский университет «МЭИ», ул. Красноказарменная, 17, стр. 1Г, Москва, 111250, Россия

*e-mail: ivanovniks@mpei.ru

Аннотация

Исследовано смачивание медной пластины без покрытия, с углублениями диаметром 80 мкм и нанесенным на нее комбинированным покрытием, состоящим из слоя наночастиц углерода размером от 50 до 100 нм и полимерного связующего. Формирование углублений на техниче-ски гладкой поверхности приводит к изменению распределения краевых углов и увеличению его максимального значения до 110°. Последующее нанесение на нее наночастиц углерода и пленки связующего изменяет его распределение и максимальный угол достигает 155°. На осно-ве полученных данных по распределениям краевых углов выполнена оценка среднего коэффи-циента теплоотдачи. Показано, что ее результаты согласуются с данными экспериментального исследования теплоотдачи при конденсации на трубе с гидрофобным покрытием, согласно ко-торым коэффициент теплоотдачи увеличивается в 2 раза.

Ключевые слова:

смачивание, распределение краевого угла на поверхности, гидрофобные покрытия, микро- и наноструктуры, углубления на поверхности

Список источников

  1. Dzyubenko B.V., Kuzma-Kichta Ya.A., Leontiev A.I. et al. In-tensification of Heat and Mass Transfer on Macro-, Micro-, and Nanoscale. New York: Begell House, 2016. p. 530.
  2. Исаченко В.П., Солодов А.П., Мальцев А.П. и др. Асимптотический анализ капельной конденсации // Теплофизика высоких температур. 1984. T. 22. № 5. С. 924–932.
  3. Kuznetsov G.V., Feoktistov D.V., Orlova E.G. et al. The in-fluence of the drop formation rate at spreading over a microstructured surface on the contact angle // Thermo-phys. Aeromech. 2018. Vol. 25. № 2. pp. 237–244.
  4. Kuznetsov G.V., Feoktistov D.V., Orlova E.G et al. Unifica-tion of the textures formed on aluminum after laser treatment // Appl. Surf. Sci., 2019. Vol. 469. p. 974–982.
  5. Kim J., Kim C-J. et al. Effective slip and friction reduction in nanograted superhydrophobic microchannels // Phys-ics of Fluids. 2006. Vol. 18. № 8.
  6. Kim D., Kim J., Hwang W. Prediction of contact angle on a microline patterned surface // Surface Science Letters. 2006. Vol. 600. № 22. pp. 301–304.
  7. Deng X., Mammen L, Butt H.J. et al. Candle soot as a tem-plate for a transparent robust superamphiphobic coating // Science. 2012. Vol. 335. p. 67–70.
  8. Рыженков А.В., Волков А.В., Туршин Е.С. и др. Измене-ние смачиваемости поверхности стали на основе ла-зерного текстурирования рельефа // Глобальная энергия. 2022. Т. 28. № 6. С. 136–146.
  9. Григорьев С.В., Рыженков А.В., Волков А.В. и др. Сни-жение гидравлического сопротивления за счет лазер-ного текстурирования упорядоченного рельефа на цилиндрической поверхности // Вестник московского энергетического института. 2022. № 6. С. 110–116.
  10. Кузма-Кичта Ю.А., Иванов Н.С., Чугунков Д.В. и др. Ис-следование смачивания гидрофобных и гидрофиль-ных покрытий // Журнал инженерной физики и тепло-техники. 2021. Т. 94. № 6. С. 1583–1590.
  11. Кузма-Кичта Ю.А., Иванов Н.С., Чугунков Д.В. Исследо-вание смачивания и конденсации на горизонтальной трубе с покрытием // Тепловые процессы в технике. 2023. Т. 15. № 2. С. 72–78. DOI: 10.347 59/tpt-2023-15-2-72-78
  12. Кузма-Кичта Ю.А., Аляутдинова М.М., Иванов Н.С. Ис-следование смачивания поверхности с впадинами // Тепловые процессы в технике. 2024. Т. 16. № 8. С. 347–352. 
  13. Minkowycz W.J., Sparrow E.M. Condensation heat trans-fer in the presence of noncondensables, interfacial re-sistance, superheating, variable properties, and diffusion // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1966. Vol. 9. № 10. pp. 1125–1144.
  14. Henderson C.L., Marchello J.M. Film Condensation in the Presence of a Noncondensable Gas. Journal Heat Trans-fer. 1969. Vol. 91. № 3, pp. 447–450.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2026