Исследование локальных и интегральных характеристик теплообмена при кипении жидкости при субатмосферных давлениях, в том числе на гидрофобных покрытиях, с использованием высокоскоростных ИК-термографии и видеосъёмки. Этап 1 (промежуточный)

Цель: проведение экспериментальных исследований локальных и интегральных характеристик теплообмена при кипении жидкости при субатмосферных давлениях, в том числе на гидрофобных покрытиях, на базе Новосибирского государственного университета. Проведена модернизация экспериментального стенда для исследования кипения жидкости при различных давлениях. Изготовлены несколько образцов теплообменной поверхности с тонкопленочными (1 мкм) нагревателями из оксида индия-олова (ITO) на сапфировых подложках различной толщины с использованием метода магнетронного напыления. Проведены: серия опытов с целью изучения влияния давления в диапазоне 7 - 101 кПа на локальные и интегральные характеристики кипения воды на линии насыщения, экспериментальные исследования влияния гидрофобных фторполимерных покрытий на локальные и интегральные характеристики теплообмена при кипении воды при атмосферном давлении с использованием одновременно высокоскоростных методов ИК-термографии и видеосъемки. Показано, что с уменьшением давления при кипении воды происходят: уменьшение интенсивности теплообмена, плотности центров и частоты парообразования, увеличение скорости роста паровых пузырей и отрывного диаметра пузыря; при этом величина отрывного диаметра пузыря согласуется с расчетами по модели Кутателадзе - Гогонина. Анализ эволюции паровых пузырей на основе данных высокоскоростной визуализации показал, что при уменьшении давления длительность инерционной стадии роста пузыря увеличивается, а также для описания динамики роста необходимо учитывать переходную стадию, на которой проявляются одновременно инерционные и энергетические эффекты. Продемонстрировано, что скорость роста сухих пятен имеет немонотонную зависимость от давления для различных тепловых потоков с ярко выраженным минимумом в диапазоне давлений 20 - 40 кПа; использование гидрофобных фторполимерных покрытий приводит к значительному увеличению плотности центров парообразования, существенному понижению температурного напора закипания и значительной интенсификации теплообмена (в 3 раза) при кипении воды при атмосферном давлении в области малых тепловых потоков. Анализ эволюции паровых пузырей на основе данных высокоскоростной визуализации показал, что скорость роста пузырей на гидрофобной поверхности значително ниже, чем на гидрофильной поверхности, а также для гидрофобной поверхности не наблюдается область микрослоя жидкости под паровым пузырем.