Добірка наукової літератури з теми "Кипіння"

Як один із перспективних і недорогих способів інтенсифікації процесів кипіння холодоагентів у випарниках холодильних машин останнім часом розглядається введення в склад робочого тіла наночастинок. Наявні в даний час експериментальні дослідження в цій області нечисленні й суперечливі. Тому дослідження впливу добавок наночастинок на процес кипіння модельного холодоагенту є актуальними. В роботі наведено результати експериментального дослідження впливу добавок наночастинок TiO2 (0,1 мас. %) і поверхнево-активної речовини (ПАР) Span80 (0,1 мас. %) в холодоагент R141b на коефіцієнт тепловіддачі при кипінні у вільному об’ємі. При проведенні експерименту густина теплового потоку варіювалася від 5 до 60 кВт·м-2, значення тиску підтримувалися рівними 0,2, 0,3 і 0,4 МПа. Експерименти проведено при кипінні об'єктів дослідження на двох поверхнях нагріву, які відрізнялися ступенем змочування холодоагентом R141b: на поверхні з нержавкої сталі та на поверхні, вкритій тонким шаром фторопласту. Встановлено, що при кипінні на поверхні, вкритій фторопластом, спостерігаються значно більші значення перегріву в порівнянні з кипінням на сталевій поверхні, а відтак, менші значення коефіцієнту тепловіддачі. Зроблено висновок, що зниження коефіцієнта тепловіддачі при кипінні на поверхні, покритій фторопластом, обумовлено переважно не зміною ступеня змочування, а меншою шорсткістю поверхні фторопластового покриття. Показано, що уведення у холодоагент наночастинок і ПАР призводить до інтенсифікації процесу тепловіддачі при кипінні в діапазонах параметрів, характерних для роботи випарників холодильних систем.

Важливою особливістю роботи теплообмінників з киплячою рідиною є можливість виникнення в каналах охолодження високочастотних пульсацій тиску (термоакустичні явища). В роботі аналізуються умови виникнення термоакустичних явищ в каналах системи охолодження теплонавантажених пристроїв. Стверджується, що у порівнянні з кипінням з насиченим потоком, кипіння з переохолодженням має більш високу ефективність теплопередачі і кращі характеристики тепловіддавання. Внаслідок високих теплових потоків на поверхні охолодження та при великих недогрівах ядра потоку рідини до температури насичення виникає поверхневе кипіння теплоносія. Визначено, що в таких умовах можливо виникнення високочастотних пульсацій акустичного тиску. Встановлено, що виникнення термоакустичних коливань здатне привести до утворення стоячої хвилі в каналі. Бульбашки киплячої рідини, які розподілені по поверхні труби, можна розглядати в якості гармонійних осциляторів. Представлено математичну модель, що описує генерацію термоакустичних коливань в каналі охолодження. Припущеннями математичної моделі є одномірний рух теплоносія і синусоїдальний закон зміни об’єму парових бульбашок. Вважається, що коливання з високою амплітудою виникають внаслідок резонансу, що спостерігається при збігу частоти вимушених коливань парових бульбашок з власною частотою коливань парорідинного стовпа або їх гармоніками. Розроблена методика розрахунку амплітуди термоакустичних коливань тиску в залежності від щільності теплового потоку. Проведення обчислювального експерименту показало, що без урахування дисипативних явищ визначити значення амплітуди коливань в резонансній області неможливо. Представлена методика пропонується до використання при проектуванні систем рідинного охолодження теплонавантажених приладів, для яких режими охолодження припускають істотний недогрів теплоносія до температури насичення та за умов виникнення поверхневого кипіння

Розглянуті основні підходи до розробки імітаційних моделей, освітлені їх недоліки та переваги. Розглянута імітаційна модель процесу глибокої утилізації тепла пароповітряних сумішей з використанням парокомпресійного теплового насосу, до складу якої входять імітаційні моделі компресора, конденсатора, електронного розширювального вентиля, випарника, переохолоджувача та контактного теплообмінника – утилізатора тепла пароповітряних сумішей. Імітаційні моделі цих складових побудовані з використанням експериментальних даних, отриманих авторами в результаті виконання фізичних натурних експериментів на лабораторній дослідній установці. В імітаційній моделі випарника теплового насосу реалізовано функцію розрахунку «баластної» та «ефективної» витрати холодоагенту. «Баластна» витрата виникає за рахунок переохолодження холодоагенту до температури кипіння і супроводжується випаровуванням його частки, яка не приймає участі у відборі тепла випарником. Для цього до імітаційної моделі випарника була додана підсистема розрахунку перепаду температур кипіння (тиску) по довжині випарника в залежності від витрати холодоагенту та температурного напору у випарнику, що враховує довжину ділянки випарника на якій відбувається кипіння рідкої фази. Залежність перепаду тиску по довжині випарника від витрат холодоагенту через нього є не монотонно зростаючою функцією а має екстремум і спадає при рівнях перегріва холодоагенту від 15 до 0 °С. Тиск на виході випарника розраховується в моделі з використанням нелінійної функції двох змінних – положення електронного розширювального вентиля та частоти обертання компресора. Динамічні властивості каналів моделюються ланками, передатні функції яких були отримані в результаті фізичних експериментів. Проведена перевірка розробленої імітаційної моделі на адекватність, для чого було організовано ряд комп’ютерних експериментів з умовами, аналогічними умовам проведення натурних фізичних експериментів. Порівняння результатів моделювання та фізичного експерименту показало високу ступінь їх схожості.

З використанням теплогідравлічного коду MELCOR для басейнів витримки енергоблоків РАЕС виконано спектр розрахунків з різним енерговиділенням відпрацьованого палива для випадку повного знеструмлення станції. За результатами розрахункового аналізу визначено запаси часу до початку кипіння теплоносія в басейнах витримки.

На основі оригінальної методики розрахунку термодинамічних параметрів генератора абсорбційного холодильного агрегату (АХА) виконаний аналіз його робочих параметрів з урахуванням результатів експериментальних досліджень типових виробничих аналогів. Отримані результати теоретичного дослідження дозволили зробити наступні висновки. По-перше, на відміну від чистих речовин, при роботі генератора на бінарних сумішах, зокрема, на водоаміачному розчині (ВАР), коефіцієнти подавання генератора залежать від величини підведеного теплового навантаження. Так, при збільшенні теплового навантаження від 40 до 80 Вт чисельні значення коефіцієнтів подавання знижуються приблизно в 3 рази. По-друге, залежність питомої кількості підведеного тепла має оптимум (мінімум) в діапазоні величин теплового навантаження від 40 до 80 Вт і температур кінця кипіння від 145 до 170 °С. Основним значимим результатом розрахункових досліджень можна вважати знайдену критичність енергетичної ефективності і температури кінця пароутворення (кипіння) ВАР в генераторі. Показано, що робота типового АХА з повітряним охолодженням теплорозсіювальних елементів при температурі навколишнього середовища 25 °С найбільш ефективна в діапазоні температур кінця кипіння від 147 до 155 °С. Зниження і зростання цієї температури за межами оптимального діапазону призводить до збільшення питомих енерговитрат при роботі АХА, відповідно до 9%, причому в першому випадку це пов'язано з невиправдано високим підігрівом рідкої фази, а в другому – зі збільшенням частки абсорбенту (води) в паровій суміші. Показано також, що наявність мінімуму енерговитрат при роботі генератора АХА пояснюється тим, що в досліджуваному діапазоні режимних параметрів термосифона (температура на вході в генератор від 87 до 112 °С, на виході – від 145 до 170 °С, тиск в системі 9 бар, масова частка аміаку в ВАР 0,34) досягається оптимальне співвідношення складу рідкої і парової фази на виході генератора. Детальне вивчення фізичної природи даного ефекту повинно проводитися на основі спільного моделювання теплових і гідравлічних характеристик генераторів

Проведено теоретичне дослідження характеристик одноступеневої холодильної машини на сучасних холодоагентах, що застосовуються в холодильній техніці, а також, у якості альтернативного варіанту – на природних холодоагентах, зокрема аміак, пропан, пропілен, бутан та ізобутан. На основі проведеного теоретичного дослідження представлена порівняльна графоаналітична залежність основних показників холодильної машини – коефіцієнта подачі компресора, теоретичного об’єму компресора, споживаної електродвигуном компресора потужності та холодильного коефіцієнта – від температури кипіння холодильного агенту при різних температурах конденсації.

Наведено енергетичне та екологічне обґрунтування застосування озонобезпечних холодоагентів R1234yf, R513a і R448a в холодильних і теплонасосних установках. При виборі робочих речовин крім екологічних показників були враховані такі параметри, як холодильний коефіцієнт; допустимі по міцності конструкції машин, тиск конденсації і різниця тисків; питома об'ємна холодопродуктивність, величиною якої визначаються розміри компресора; відношення тисків, більш низькі значення якого обумовлюють більш високі робочі коефіцієнти компресора. Для обґрунтування можливості заміни холодоагентів R134a і R404a на холодоагенти «нового покоління» R1234yf, R513a і R448a зроблено порівняння циклів холодильних машин і циклів теплонасосних установок для зазначених холодоагентів на одних температурних рівнях. Для побудови циклів процесів, що характеризують роботу холодильних установок, були прийняті такі температури: температура кипіння –15 °С, температура конденсації 30 °С; для побудови циклів процесів, що характеризують роботу теплонасосних установок: температура кипіння 5 °С, температура конденсації 40 °С. За вихідними даними були побудовані цикли холодильної та теплонасосної установок на lgp-h діаграмах для кожного досліджуваного холодоагенту. На рисунках наведені цикли для однокомпонентного холодоагенту R1234yf і сумішевих холодоагентів R448a і R513a. Пропоновані озонобезпечні холодоагенти практично не поступаються замінним холодо­агентам за основними показниками ефективності роботи холодильної машини: питомої масової холо­допродуктивності і холодильного коефіцієнта. При використанні пропонованих холодоагентів масова витрата зменшиться в 1,8 рази, споживана потужність теплонасосних і холодильних систем змен­шиться в 1,4 рази, проте вартість даних холодоагентів у 10 разів більше вже використовуваних холодоагентів

Запропоновано метод оцінки критичних параметрів важких алканів шляхом екстраполяції експериментальних даних, що відображають залежність густина-температура в області між температурами плавлення і кипіння до критичної температури включно. Одержано аналітичний вираз для апроксимації рідинної вітки бінодалі. Знайдено значення критичних параметрів С13Н28, С15Н30, С18Н38, С20Н42, С24Н50, С25Н52, С30Н62, С32Н66, С36Н74 та проведено аналіз і порівняння зі значеннями, взятими з літературних джерел. На прикладі взятих з літератури результатів прецизійних досліджень пропану виконана оцінка можливих погрішностей.

У статті наведено результати термодинамічного аналізу комбінованої компресорно-ежек­торної холодильної машини (КЕХМ). Технологічна схема КЕХМ являє собою дві самостійні машини: парову компресорну холодильну машину (ПКХМ) і ежекторну холодильну машину (ЕХМ), що працюють за індивідуальними циклам. ПКХМ – двоступенева машина з R744, у якій відведення тепла здійснюється за транскритичними температурами. ЕХМ – ежекторна холодильна машина з двоступеневою генерацією, яка є утилізаційною машиною по відношенню до ПКХМ. Робочою речовиною ЕХМ є R601b, що входить до групи природних холодоагентів. Утилізація високотемпературного тепла, що є прямим скиданням ПКХМ, сприяє підвищенню енергетичної ефективності ПКХМ і зменшенню витрати зовнішнього охолоджуючого середовища. Доведено, що досягнення максимальної ефективності КЕХМ можливо тільки за певного поєднання ключових параметрів, що забезпечують максимальне ефективне використання регенерації тепла між циклами ПКХМ і ЕХМ. Такими параметрами визначено: тиск R744 в газовому охолоджувачі pОХ, температури генерації tГ у верхньому і нижньому ступенях генератора ЕХМ і температура кипіння t0Е у випарнику ЕХМ. Основою для дослідження обрано енергетичні аналізи циклів ПКХМ і ЕХМ, як відокремлених, так і об’єднаних в систему через загальні характеристики. Результати розрахунків комбінованої холодильної системи для температур кипіння від –30°C до 0°C з використанням холодо­агенту R601b в ежекторному холодильному циклі показують, що СОРПКХМ досягає 1,88-3,62 за високим СОРЕХМ, що дорівнює 0,41-0,51. При цьому відносне зростання ΔСОР/СОРПКХМ порівняно із звичайним двоступеневим циклом ПКХМ з R744 становить 25,4-30,3%. Впровадження комбінованих компресорно-ежекторних машин на екологічно чистих робочих речовинах є перспективним напрямком удосконалення комерційної холодильної техніки

У статті представлено результати дослідження роботи повітроохолоджувачів методом комп’ютерного моделювання. Специфічні умови роботи низькотемпературних повітроохолоджувачів пов’язані з інеєутворенням на поверхні теплообміну в процесі експлуатації. Автором проведено аналіз процесу інеєутворення в повітроохолоджувачах при зміні режимних параметрів експлуатації теплообмінного апарату та параметрів повітря в холодильній камері. Дослідження роботи повітроохолоджувача проведено для наступних умов: температура кипіння холодильного агенту t0=-100С, температура повітря в холодильній камері tкам=-2;-3;-4;-5;-6;-70С та відносна вологість φ=95;90;80;70%. Результати дослідження показують вплив на динаміку наростання шару інею на поверхні повітроохолоджувача вищезазначених параметрів та енергетичні характеристики теплообмінника при заміні робочого тіла холодильної установки. Використання описаного в статті алгоритму обробки результатів підбору серійного теплообмінного обладнання дозволяє оперативно оцінити експлуатаційні характеристики повітроохолоджувачів.

Представлена система оперативного визначення глибини вилучення дистилятних фракцій на установках первинної переробки нафти, яка складається з датчиків та вузла обробки інформації. Робота системи базується на порівнянні значення діелектричної проникності отриманих фракцій з даними, що зберігаються у системі, як еталонні. У разі невідповідності даних система буде сигналізувати оператору про порушення технологічного процесу.

Проведено огляд інженерних рішень холодильних систем, які найчастіше використовуються при проектуванні систем холодопостачання промислових об’єктів. Розглянуто переваги та недоліки а також шляхи підвищення ефективності систем холодопостачання.
A review of the engineering solutions of refrigeration systems, which are most often used in the design of cooling systems for industrial objects. The advantages and disadvantages as well as ways to improve the efficiency of cooling systems are considered.

Магістерська дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків. Загальний об’єм дисертації становить 101 сторінку, з них 88 сторінок основного тексту, 31 рисунок, 4 таблиці, список джерел з 37 найменувань. Актуальність теми. Розвиток ядерної енергетики в даний час направлено на створення АЕС на базі екологічно чистих реакторів 4-го покоління. Однією з можливих концепцій таких реакторів є модульний гелієвий реактор, в якому в якості теплоносія використовується гелій. В даний час розробляються перспективні проекти створення газоохолоджувальних ЯЕУ 4-го покоління, які поєднують в собі виробництво електроенергії та водню методом високотемпературного електролізу пари, що здійснюється в високотемпературних парогенераторах. Найбільший інтерес у питанні моделювання парогенератора ЯЕУ представляє собою течія киплячої рідини в вертикальному каналі довільної форми. Тому пошук максимально можливої компактності конструкції при достатньому рівні міцності та високих теплогідравлічних характеристиках є актуальною проблемою. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Науково-дослідна робота по темі дисертації проводилася по програмі спільних робіт з «Відділенням Цільової Підготовки «КПІ ім. Ігоря Сікорського» для НАНУ за напрямком №1.7.1.АХ.2 «Термогазодинаміка турбулентних потоків в обертових каналах високотемпературних енергетичних установок» від 02.01.2018 р., реєстраційний номер 0118Г000006. Мета даної роботи − дослідження теплогідравлічних та геометричних параметрів парогенератора ГТ-МГР для виробництва електроенергії та водню, а також моделювання процесу теплообміну при кипінні рідини в вертикальній трубі. Досягнення мети передбачає виконання таких завдань: – Розробити математичну модель високотемпературного парогенератора ЯЕУ четвертого покоління з використанням гелію в якості первинного теплоносія з гвинтовими закрученими (змієвиковими) трубами. – Змоделювати процес теплообміну при кипінні рідини. – Дослідити структуру потоку та характерні режими теплообміну в вертикальній трубі. – Реалізувати п'ять різних методів розрахунку теплообміну при кипінні у вертикальній трубі, заснованих на експериментальних кореляційних залежностях. Об’єктом дослідження є теплогідравлічні процеси в парогенераторі ядерної енергетичної установки ГТ-МГР з гелієвим реактором для виробництва електроенергії та водню. Предметом дослідження є закономірності та показники впливу на теплообмін і гідродинаміку від температури і тиску при кипінні рідини в теплообмінному елементі парогенератора. Методи дослідження: При досліджуванні використовувався метод математичного моделювання за допомогою спеціалізованої програми «STEAMG» для теплового та гідравлічного розрахунку парогенератора. Наукова новизна одержаних автором результатів полягає у наступному: 1. За допомогою спеціалізованої програми «STEAMG» було змодельовано процес теплообміну при кипінні рідини в вертикальній трубі. 2. Було визначено найбільш коректний з фізичної точки зору метод Чена для розрахунку теплообміну при русі двофазного потоку в каналі довільної форми. 3. Було отримано, що з ростом діаметра зовнішнього кожуха парогенератора в діапазоні D = 2,2…3,6 м відносні втрати тиску в холодному тракті парогенератора зростають на 7 % і знижуються зі збільшенням числа труб в трубному пучку на 11 %. 4. Відносні втрати тиску в гарячому тракті парогенератора невеликі і зменшуються з ростом діаметра зовнішнього кожуха і збільшенням числа труб в трубному пучку на 5 %. 5. З ростом діаметра зовнішнього кожуха парогенератора маса і об’єм теплопередавальних поверхонь парогенератора зростають на 10 % через зниження середньої швидкості первинного теплоносія, зниження значень коефіцієнта тепловіддачі і зростання потрібної довжини труб парогенератора. 6. В гарячому тракті значення коефіцієнта тепловіддачі при ηT = 0,925 на 15 % вище, ніж при ηT = 0,85. Практичне значення даної роботи полягає в отриманні початкових даних для створення компактних високотемпературних теплообмінників ядерної енергетичної установки з гелієвим реактором по виробництву електроенергії та водню. Апробація результатів роботи. Основні положення і результати роботи доповідались і обговорювались на конференції: – ХVІ Науково практична конференція студентів аспірантів та молодих вчених «Теоретичні і прикладні проблеми фізики, математики та інформатики.», м. Київ, 2018 р
The Master's thesis consists of an introduction, three chapters, and conclusions. The total volume of the thesis is 101 pages, including 88 pages of the basic text, 31 figures, 4 tables, a list of references of 37 titles. Importance of scientific problem. The development of nuclear energy is currently aimed at the creation of a nuclear power plant based on the 4th generation environmentally friendly reactors. One of the possible concepts for such reactors is a modular helium reactor, in which helium is used as a coolant. Currently promising projects for the creation of gas-cooled UES of the 4th generation are being developed, which combine the production of electricity and hydrogen by high-temperature steam electrolysis, which is carried out in high-temperature steam generators. The greatest interest in the modeling of the steam generator EIEU is the flow of boiling fluid in a vertical channel of arbitrary shape. Therefore, finding the maximum possible compactness of the structure with sufficient strength and high thermo-hydraulic characteristics is an urgent problem. Relationship to scientific programs, plans and themes. The research work on the topic of the dissertation was conducted on the program of joint work with the "Department of Target Preparation" KPI them. Igor Sikorsky for the National Academy of Sciences of Ukraine in the direction №.1.7.1.AX.2 "Thermogasodynamics of turbulent flows in the rotary canals of high-temperature power plants" dated January 2, 2018, registration number 0118Г000006. The aim of this work is to study the thermohydraulic and geometrical parameters of the GT-MGG steam generator for the production of electricity and hydrogen, as well as to simulate the process of heat exchange during boiling liquid in a vertical pipe. Achieving the goal involves performing the following tasks: - To develop a mathematical model of the high-temperature steam generator EIEA of the fourth generation using helium as a primary coolant with spiral twisted (snake) pipes. - Modify the process of heat exchange with boiling liquids. - Explore the flow structure and characteristic heat transfer modes in the vertical pipe. - Realize five different methods of calculating heat transfer when boiling in a vertical pipe, based on experimental correlation dependencies. The object of research is the thermal-hydraulic processes in the steam generator of the nuclear power plant GT-MGR with a helium reactor for the production of electricity and hydrogen. The subject of research is the patterns and indicators of the effect on heat transfer and hydrodynamics from temperature and pressure at boiling liquid in the heat-exchange element of the steam generator. Research methodology: In the study, the method of mathematical modeling was used with the help of a specialized program "STEAMG" for thermal and hydraulic calculation of the steam generator. The scientific novelty of the results obtained by the author is as follows: 1. With the use of the STEAMG specialized program, the process of heat exchange during boiling liquid in a vertical pipe was simulated. 2. It was determined that the most correct from the physical point of view is the Chen method for calculating heat transfer in the movement of two-phase flow in a channel of arbitrary form. 3. It was found that with increasing diameter of the outer casing of the steam generator in the range D = 2,2…3,6 m relative pressure losses in the cold tract of the steam generator increase by 7% and decrease with an increase in the number of pipes in the tube bundle by 11%. 4. Relative pressure losses in the hot path of the steam generator are small and diminish with the growth of the diameter of the outer casing and the increase in the number of pipes in the tube bundle by 5%. 5. With the growth of the diameter of the outer casing of the steam generator, the mass and volume of the heat transfer surfaces of the steam generator increase by 10% due to the decrease in the average speed of the primary coolant, the decrease in the values of the coefficient of heat transfer and the growth of the required length of steam of the steam generator. 6. In the hot path, the value of the coefficient of heat transfer at ηT = 0,925 is 15% higher than at ηT = 0,85. The importance for practice of this work is to obtain the initial data for the creation of compact high-temperature heat exchangers of a nuclear power plant with a helium reactor for the production of electricity and hydrogen. Conferences. The main provisions and results of work were reported and discussed at the conference: - XVI Scientific and Practical Conference of Students of Postgraduate Students and Young Scientists "Theoretical and Applied Problems of Physics, Mathematics and Informatics.", Kyiv, 2018

Дисертація присвячена дослідженню двох типів металевих пористих матеріалів, що можуть застосовуватися у якості капілярних структур теплових труб, – моноволокнистих та композиційних волокнисто-порошкових структур. У результаті досліджень процесів теплопровідності металевих пористих матеріалів отримано залежності для інженерних розрахунків теплопровідності каркасу моноволокнистих і композиційних матеріалів. На основі експериментальних досліджень впливу характеристик металевих волокнистих матеріалів на процеси кипіння в умовах вільного руху води запропоновано формулу для інженерних розрахунків температурних напорів початку кипіння води на металопористих поверхнях. Експериментальні дані дозволили порівняти реальні значення коефіцієнтів тепловіддачі α з даними, отриманими за уточненою в даній роботі моделлю кипіння на пористих поверхнях. У результаті уточнення вдалося значно наблизити розраховані за моделлю величини α до експериментально отриманих даних і підтвердити адекватність моделі. Із застосуванням моделі було уточнено методику визначення внутрішнього термічного опору теплових труб з металевими пористими структурами. Виконаний цикл експериментальних досліджень теплових труб з металоволокнистими і теплових труб з композиційними капілярними структурами показав, що при роботі в горизонтальному положенні останні не поступаються за основними характеристиками тепловим трубам з волокнистими капілярними структурами, до того ж перевершують їх за максимальною теплопередавальною здатністю при роботі проти сил гравітації.
The dissertation is devoted to the investigation of two types of metal porous materials, which can be used as capillary structures of heat pipes – monofibrous and composite fibrous-powder structures. The dependences for engineering calculations of frame thermal conductivity for monofibrous and composite materials were obtained after the experiments of heat conduction processes in metallic porous materials. Multi-factor dependence for calculations of temperature difference of the water boiling beginning on metallic porous surfaces was proposed on the basis of the experimental studies of boiling in free water flow. The obtained experimental data allowed to compare the real values of heat transfer coefficients α with the data obtained by the model of boiling on porous surfaces (the KPI model) specified in the dissertation. As a result of model elaboration, It became possible to bring the calculated  values obtained by the experiments to the model calculated α values and to confirm the adequacy of the model. It was refined the method of internal thermal resistance determining in heat pipes with metal porous structures by the application of the KPI model. The cycle of experimental studies of heat pipes with monofibrous and composite capillary structures showed, that in horizontal position heat pipes with composite structures do not concede with the main characteristics (maximum heat transfer capacity and thermal resistance) to the heat pipes with monofibrous capillary structures. In addition, maximum heat transfer capacity of composite heat pipes has higher values, than the same one of mono-fibrous pipes, when working against the forces of gravity.
Диссертация посвящена исследованию двух типов металлических пористых материалов, которые могут быть использованы в качестве капиллярных структур тепловых труб – моноволокнистых и композиционных волокнисто-порошковых структур. В результате исследований процессов теплопроводности металлических пористых материалов получены зависимости для инженерных расчетов теплопроводности каркаса моноволокнистих и композиционных материлов. Многофакторные зависимости характеризуют взаимосвязь между теплопроводностью каркаса материалов и их структурными характеристиками. Однофакторные функции вида λ кс = f(П) позволили сравнить теплопроводность композиционных и моноволокнистих структур, в результате чего было установлено, что коэффициенты теплопроводности λ кс композиционных капиллярных структур несколько ниже, чем у моноволокнистых структур, для одинаковых диапазонов пористости. Однако это различие в значениях λ кс является незначительным. На основе экспериментальных исследований влияния характеристик металлических волокнистых материалов на процессы кипения в условиях свободного движения воды предложено формулу для инженерных расчетов температурных напоров начала кипения воды на металловолокнистых пористых поверхностях. Полученные в работе результаты удовлетворительно коррелируются с известными данными, однако существуют и определенные различия, которые влияют на уменьшение температурных напоров закипания при одинаковых значениях пористости капиллярных структур. Исследование температурного напора начала кипения на пористых поверхностях позволило определить, что для пористых медных образцов данный температурный напор составляет 0,5-2,0 ⁰С, в то время как температурный напор начала кипения на относительно «гладких» технических поверхностях – от 7 до 12 ⁰С. Экспериментальные данные позволили сравнить реальные значения коэффициентов теплоотдачи α с данными, полученными по уточненной в данной работе модели кипения на пористых поверхностях (модель КПИ). В результате уточнения удалось значительно приблизить рассчитаные по модели величины α к экспериментальным значениям и подтвердить адекватнисть модели. Анализ полученных экспериментальных данных кипения на металлических пористых поверхностях свидетельствует о том, что медные волокнистые структуры средней пористости (40-50 %) в диапазоне толщин от 0,5 до 1,0 мм позволяют обеспечить наибольшие значения коэффициентов теплоотдачи α, по сравнению с металлическими волокнистыми структурами других диапазонов пористостей и толщин, исследованными в данной работе. Также с применением модели кипения КПИ была уточнена методика определения внутреннего термического сопротивления тепловых труб с металлическими пористыми структурами. Выполненный цикл экспериментальных исследований тепловых труб с металло-волокнистыми и композиционными капиллярными структурами с использованием этанола в качестве теплоносителя показал, что в горизонтальном положении и в положении «режим термосифона» тепловые трубы с капиллярными структурами обоих типов обеспечивают стабильное функционирование в диапазоне тепловых потоков до 70 Вт. При этом термические сопротивления тепловых труб с «новым» типом капиллярных структур не превышают термические сопротивления труб, изготовленных на основе моноволокнистых структур. В положениях, когда зона нагрева трубы находится выше, чем зона охлаждения, композиционные капиллярные структуры нового типа обеспечивают стабильное функционирование для тепловых потоков до 25 Вт, что является более высоким показателем, чем у тепловых труб с моноволокнистыми структурами (10-15 Вт). Последний факт нужно учитывать при конструировании аппаратов и приборов с тепловыми трубами.