Інтеграція теплообміну високотемпературної поверхні

Abstract

Незважаючи на дискретний характер взаємодії крапель розпиленої рідини з високотемпературною поверхнею, неминуче утворення плівки рідини призводить до того, що основні якісні закономірності теплообміну, що маємо при цьому, виявляються характерними для відомого процесу теплообміну при кипінні. Разом з тим, наявність великих теоретичних та експериментальних досліджень «кипіння у великому обсязі» та процесу генерування пари в каналах не дозволяє встановити умови теплообміну при термічній взаємодії диспергованої рідини - води з різними концентраціями поверхнево-активних речовин з високотемпературною поверхнею. У науковій літературі ми не знайшли матеріалів про цей процес. При цілій низці особливостей, загальних з вищезазначеними двома випадками теплообміну (наявність криз кипіння, плівкового та бульбашкового режимів і т.д.), охолодження високотемпературної поверхні краплинним середовищем, що має у своєму складі різні концентрації поверхнево-активних речовин, має суттєві відмінні риси, зумовлені особливостями гідродинаміки процесу, що є предметом подальшого вивчення. Для повного дослідження вищезазначеної задачі необхідно виконати таке: 1. Розробити методику експериментального дослідження локальних умов нестаціонарного теплообміну розпорошеної рідини - води з різними концентраціями поверхнево-активних речовин. 2. Потрібно розробити та виготовити експериментальний стенд, на якому будуть виконуватись дослідження впливу щільності зрошення, температури поверхні, ступеня недогріву рідини, її швидкості та кута натікання на поверхню. 3. Розробити математичну модель для розрахунків: теплових потоків, коефіцієнтів тепловіддачі, динаміку гідравлічних способів диспергування рідини - води з різними концентраціями поверхнево-активних речовин, критичних теплових потоків та температур поверхні в області переходу від плівкового до бульбашкового режиму кипіння до функцій визначальних факторів. 4. Встановити самостійний вплив ступеня нестаціонарності процесу на умови теплообміну.

Despite the discrete nature of the interaction of droplets of sprayed liquid with a high-temperature surface, the inevitable formation of a liquid film leads to the fact that the main qualitative laws of the heat exchange that occurs in this case are characteristic of the known process of heat exchange during boiling. At the same time, the presence of extensive theoretical and experimental studies of “large-volume boiling” and the process of steam generation in channels does not allow us to establish the conditions of heat exchange during the thermal interaction of a dispersed liquid - water with different concentrations of surfactants with a high-temperature surface. We did not find any materials about this process in the scientific literature. With a number of features common to the above two cases of heat exchange (the presence of boiling crises, film and bubble modes, etc.), cooling a high-temperature surface with a droplet medium containing various concentrations of surfactants has significant distinctive features due to the hydrodynamics of the process, which is the subject of further study. To fully explore the above task, the following must be done: 1. Develop a methodology for experimental study of local conditions of non-stationary heat exchange of sprayed water with different concentrations of surfactants. 2. Develop and manufacture an experimental setup on which to conduct research on the effects of irrigation density, surface temperature, degree of liquid underheating, its speed and angle of impingement on the surface. 3. Develop a mathematical model for calculations of heat flows, heat transfer coefficients, dynamics of hydraulic methods of liquid dispersion – water with different concentrations of surfactants, critical heat flows and surface temperatures in the transition region from film to bubble boiling as a function of determining factors. 4. Establish the independent influence of the degree of non-stationarity of the process on the heat exchange conditions.