Тема № 18.2.6 Исследование гидродинамики и теплообмена в тепловой трубе

Объектами исследования являются процессы гидродинамики и теплообмена в тепловых трубах. Цель работы — решение научных задач по созданию нового поколения эффективных теплообменных систем и технологий для наземного и космического применения, а также систем для эффективного охлаждения микроэлектроники. В процессе работы проводились экспериментальные и теоретические исследования теплообмена и гидродинамики в двухфазных системах. Актуальность выполненных исследований обосновывается потребностью в высокоэффективных теплообменных устройствах на основе тепловых труб для наземного и космического применений. В ходе выполнения проекта были получены следующие результаты: – создана тепловая труба с пористым наполнителем, создан экспериментальный стенд; – создана численная модель для переноса тепла в тепловой трубе с пористым наполнителем и произведена удовлетворительная её апробация с помощью проведённых экспериментов; – проводились эксперименты с тепловой трубкой с пористым наполнителем и получена зависимость тепловой мощности, передаваемой тепловой трубой, от разницы температур между испарителем и конденсатором; – модифицирована численная модель для переноса тепла в тепловой трубе с пористым наполнителем и произведена удовлетворительная её апробация с помощью проведённых экспериментов; – применительно к термосифонам экспериментально показано, что c использованием ПАВ можно изменять волнообразование на стекающей плёнки жидкости, т.е. изменять эффективность работы термосифона; – проведено исследование устойчивости струй при распаде стекающей плёнки жидкости в термосифоне; – впервые проведено исследование конвекции в каплях жидкости при слиянии двух капель жидкости с разной температурой; – впервые показана роль ПАВ для подавления конвекции Марангони при взаимодействии нескольких капель; – впервые проведены эксперименты на борту исследовательской ракеты с исследованием теплообмена в капле HFE-7100 условиях невесомости. Показана возможность управлять каплей при помощи электростатического поля высокого напряжения; – исследованы двухфазные режимы течения в микроканале в зависимости от типа жидкости; – для использования потока газа в термосифоне показано, что конвективная методика расчета теплообмена в пластинчатом теплообменнике с помощью теплового баланса уравнений вдоль потока, с использованием локальных значений коэффициента трения и передаче тепла на стенках позволит точнее рассчитывать теплообмен во всей системе; – полученные знания о фазовых превращениях были использованы при исследовании гидратообразования с фреоном 134а; – теоретически показано, что тепло от тепловых трубок возможно утилизировать за счёт использования пироэлектриков; - теоретически рассчитана оптимальная форма ребра для эффективной конденсации пара в наземных условиях и при невесомости. Поученные теоретические и экспериментальные данные являются важными для науки и техники для приоритетного направления развития науки, технологий и техники «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика».