Інтенсивність тепловіддачі при кипінні води на поверхні капілярної структури в умовах субатмосферного тиску
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.234575Ключові слова:
пароутворення, інтенсивність теплообміну, капілярна структура, тиск насичення, парова камераАнотація
Розглянуто вплив структурних параметрів і тиску насичення на інтенсивність тепловіддачі при кипінні на пористих структурах виготовлених з мідних металевих волокон. При проведені досліджень змінювались структурні та геометричні характеристики пористих зразків та тиск насичення. Режимні параметри проведення досліджень обирались виходячи з умов функціонування парових камер, а саме горизонтальна орієнтація робочої ділянки, капілярний транспорт теплоносія до робочої області.
Було визначено, що зниження тиску насичення з 0,1 МПа до 0,012 МПа призводить до зниження ефективності тепловіддачі на 15–20 % у залежності від параметрів пористих структур. Автори пояснюють цю закономірність збільшенням відривних діаметрів парових бульбашок, які, тим самим, перекривають частину площі пароутворення капілярної структури, що і призводить до зменшення значень відведеного теплового потоку при однакових значеннях градієнту температур.
Вплив значень пористості та діаметру волокон, з яких виготовлено зразки капілярної структури, виявився неоднозначним. Параметром узагальнення отриманих даних було обрано ефективний діаметр пор зразків, який є більш загальною характеристикою.
Узагальнення експериментальних даних показало, що ефективність тепловіддачі зростає зі збільшенням ефективного діаметру пор в дослідженому діапазоні від 20 до 90 мкм. Отримано розрахункові залежності, що дозволяють визначити інтенсивність тепловіддачі в умовах субатмосферних тисків для металоволокнистих пористих структур з відхиленням до ±30 %.
Виявилось, що отримані залежності можна використовувати для визначення інтенсивності тепловіддачі досліджених порошкових структур в умовах субатмосферного тиску. Використання цих залежностей дозволить спростити процес проектування систем термостабілізації на базі парових камер
Посилання
- Kwark, S. M., Amaya, M., Kumar, R., Moreno, G., You, S. M. (2010). Effects of pressure, orientation, and heater size on pool boiling of water with nanocoated heaters. International Journal of Heat and Mass Transfer, 53 (23-24), 5199–5208. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.07.040
- Jamialahmadi, M., Blöuchl, R., Müuller-Steinhagen, H. (1991). Pool boiling heat transfer to saturated water and refrigerant 113. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 69 (3), 746–754. doi: https://doi.org/10.1002/cjce.5450690317
- Semenic, T., Lin, Y. Y., Catton, I., Sarraf, D. B. (2008). Use of biporous wicks to remove high heat fluxes. Applied Thermal Engineering, 28 (4), 278–283. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2006.02.030
- Andraka, C. E., Moss, T. A., Baturkin, V., Zaripov, V., Nishchyk, O. (2016). High performance felt-metal-wick heat pipe for solar receivers. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/1.4949054
- Gerchuni, A. N., Nishchik, A. P. (2017). Hydrodynamic characteristics of metal porous thin fibrous materials for cooling systems of electronic equipment. Sovremennye informatsionnye i elektronnye tekhnologii, 1 (18), 39.
- Kravets, V. Y., Melnyk, R. S., Chervoniuk, A. A., Shevel, Ye. V. (2020). Investigating permeability of metal felt capillary structures of heat pipes for cooling electronics. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature, 3-4, 47–52. doi: https://doi.org/10.15222/tkea2020.3-4.47
- Kostornov, A. G. (2003). Materialovedenie dispersnyh i poristyh metallov i splavov. Vol. 2. Kyiv: Naukova dumka, 550.
- Kravets, V., Kravets, D. (2013). Capillary structures mechanical properties in respect to functioning conditions in heat pipes. Technology audit and production reserves, 1 (1 (9)), 24–28. doi: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2013.12107
- Kravets, V. Yu., Alekseik, O. S. (2012). Boiling Heat-Transfer Intensity on Small-Scale Surface. International Review of Mechanical Engineering (I.RE.M.E.), 6 (3), 479–484.
- Ćoso, D., Srinivasan, V., Lu, M.-C., Chang, J.-Y., Majumdar, A. (2012). Enhanced Heat Transfer in Biporous Wicks in the Thin Liquid Film Evaporation and Boiling Regimes. Journal of Heat Transfer, 134 (10). doi: https://doi.org/10.1115/1.4006106
- Wen, R., Xu, S., Lee, Y.-C., Yang, R. (2018). Capillary-driven liquid film boiling heat transfer on hybrid mesh wicking structures. Nano Energy, 51, 373–382. doi: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.06.063
- Tuz, V. O., Lebed, N. L., Tarasenko, O. M. (2020). Evaporative cooling of the liquid film in slot channels with capillary-porous walls under natural convection. Thermal Science and Engineering Progress, 18, 100527. doi: https://doi.org/10.1016/j.tsep.2020.100527
- Tuz, V. O., Lebed, N. L. (2021). Heat and mass transfer during adiabatic fluid boiling in channels of contact exchangers. Applied Thermal Engineering, 185, 116383. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.116383
- Rudenko, A. I., Nishchik, A. P. (1997). Influence of temperature-time heat treatment regimes on operating characteristics of oxide films as applied to copper capillary-porous structures. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 70 (3), 375–378. doi: https://doi.org/10.1007/bf02662133
- Tolubinskii, V. I., Antonenko, V. A., Kriveshko, A. A., Ostrovskii, Yu. N. (1977). Podavlenie puzyr'kovogo kipeniya v nepodvizhnoy plenke zhidkosti. Teplofizika vysokih temperatur, 15 (4), 822–827. Available at: http://www.mathnet.ru/links/ebe88e08d369a5bf4c5109243a87e8e4/tvt7147.pdf
- Semena, M. G., Gershuni, A. N., Zaripov, V. K. (1984). Teplovye truby s metallovoloknistymi kapillyarnymi strukturami. Kyiv: Vischa shkola, 214.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Roman Melnyk, Vladimir Kravets, Leonid Lipnitskyi, Andrii Danylovych
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
