Исследование кипения в микроканале с покрытием из наночастиц

Цель: исследование влияния покрытия из наночастиц, созданного на поверхности нагрева путем их осаждения из коллоидного раствора, на теплообмен и гидродинамику при кипении воды в микроканале. Предложена и реализована методика определения истинного объемного паросодержания при кипении в микроканале. Установлено, что при кипении в большом объеме на поверхности с покрытием из наночастиц коэффициент теплоотдачи в области пузырькового кипения зависит от исходной шероховатости поверхности, его изменение объясняется изменением плотности активных центров парообразования. На поверхности с рельефом из наночастиц оксида алюминия и карбида кремния уменьшается угол смачивания, что приводит к росту критической тепловой нагрузки. Исследовано кипение воды в микроканале высотой 200 мкм с покрытием из наночастиц Al₂O₃ и без покрытия, и впервые получены данные о теплоотдаче и критической тепловой нагрузке. Впервые измерены средние значения и пульсации истинного объемного паросодержания при кипении воды в микроканале с исходной поверхностью и покрытием из наночастиц. Графики пульсации истинного объемного паросодержания позволяют описать картину двухфазного течения в микроканале. Предложена схема возникновения эффекта запирания канала паром и опрокидывания потока. Установлено, что при кипении воды в микроканале с покрытием из наночастиц оксида алюминия происходит рост критической тепловой нагрузки и теплоотдачи в переходной области. Теплоотдача в области пузырькового кипения в микроканале не изменяется в исследованных условиях, так как влияние плотности центров парообразования при кипении в микроканале на теплоотдачу значительно ниже, чем при кипении в большом объеме. Получены новые экспериментальные данные о кипении в большом объеме на поверхности с покрытием из наночастиц.