Теплообмен и кризисные явления при кипении и испарении горизонтальных тонких слоев жидкости на модифицированной поверхности

Объектом исследования являются тонкие горизонтальные пленки жидкости испаряющиеся и кипящие на модифицированной поверхности нагрева. Цель работы – экспериментальное исследование теплообмена и критических тепловых потоков при кипении и испарении тонких горизонтальных слоев жидкости на капиллярно-пористых покрытиях в широком диапазоне изменения давления и высоты слоя жидкости. Определение значений оптимальной высоты слоя жидкости, когда достигаются максимальные критические тепловые потоки при минимальном температурном напоре для различных значений приведенного давления. Выполнено исследование теплообмена и критических тепловых потоков при испарении и кипении в тонком горизонтальном слое жидкости на капиллярно-пористом покрытии из нержавеющей стали при низких приведенных давлениях. Экспериментальные результаты сравниваются с данными, полученными при испарении и кипении при тех же условиях на поверхности без покрытия. Капиллярно-пористое покрытие из порошка нержавеющей стали нанесено на подложку из нержавеющей стали с помощью лазерного 3D принтера методом лазерного послойного спекания (SLS метод). Формула для профилирования капиллярно-пористого покрытия предложена с учетом свойств рабочей жидкости (н-додекана). Диапазон изменения давлений от 33 Па до 20 кПа, высота слоя жидкости от 1,4 до 10 мм. Критические тепловые потоки при испарении/кипении на поверхности с капиллярно-пористым покрытием зависели от высоты слоя жидкости. Для слоев высотой 1,7 – 10 мм построены карты гидродинамических режимов теплообмена. В слоях жидкости с высотой 2,5 – 10 мм в области, где отсутствовало пузырьковое кипение, коэффициенты теплоотдачи на поверхности с капиллярно–пористым покрытием были ниже, чем гладкой поверхности. Покрытие в этом случае является дополнительным буферным термическим сопротивлением. В режиме пузырькового кипения на поверхности с капиллярно – пористым покрытием коэффициенты теплоотдачи были выше, чем на гладкой поверхности в 3-5 раз.