Тепломассоперенос при испарении пленок бинарных и многокомпонентных растворов жидкостей на модифицированных и капиллярно-пористых поверхностях

Испарение жидких смесей (растворов) является основой многих технологических процессов в промышленности. Трудно перечислить все аспекты возможных применений фазовых переходов в современных технологиях. Пожалуй, это наиболее эффективный метод охлаждения поверхностей от высоко нагретых потоков газа. Дело в том, что в процесс обмена энергией включается скрытая теплота парообразования, выделяемая или поглощаемая при изменении фазового состояния. Ее величина может значительно превосходить все способы переноса теплоты – теплопроводность, конвекцию и лучистую энергию. Поэтому интерес исследователей и инженеров к данной проблеме в последнее столетие не ослабевает, также как расширяются и появляются новые области использования испарительных процессов для интенсификации теплообмена. Наиболее ярким примером бурно развивающейся отрасли науки и инженерных приложений является охлаждение микроэлектроники, где использование фазовых переходов играет определяющую роль. Кроме того, в последние годы интерес исследователей прикован к разработке технологий получения топлив из возобновляемых источников сырья – биотоплив, основными горючими компонентами которых являются спирты, бензол и другие углеводородные соединения органического происхождения. Получение биотоплив способных по стоимости производства конкурировать с традиционными видами жидких топлив, получаемых из ископаемого сырья, связано с совершенствованием процессов дистилляции и ректификации. Основным направлением развития дистилляционных колонн является интенсификация массообменных процессов за счет развития поверхности насадок, форма которых способствует интенсивному взаимодействию потока пара с тонкой пленкой жидкости (раствора), а также обеспечение равномерности орошения насадок потоком жидкости. Кроме этого, активное развитие получают различные методы модификации поверхности насадок, приводящие к интенсификации испарения за счет образования областей со сверхтонкими слоями жидкости (областей микрослоя). Главная задача, которая стоит перед исследователями – как интенсифицировать этот процесс, а в более общем случае научиться управлять им. Единственно возможным путем решения этой глобальной проблемы является глубокое и всестороннее экспериментальное и численное исследование влияния различных факторов на интенсивность тепловых процессов при различных условиях. А условий этих может быть огромное количество. Тогда становится понятным, что создание единой теории этих процессов, либо инженерным методов расчета невозможно в силу большой многофакторности и сложности процесса. В рамках проекта решается несколько важных проблем. Одной из них является повышение интенсивности тепло- и массообменных процессов на испаряющейся поверхностях при воздействие на газовый поток ускоряющего градиента давления. Второй вопрос связан с проблемой совершенствования испарительного цикла Майсоценко для улучшения характеристик реальных систем кондиционирования воздуха. Большое внимание в проекте уделено изучению физике испарительных процессов на модифицированных поверхностях с капиллярной структурой. Все задачи, несмотря на кажущееся отличие, связаны между собой, что позволит в дальнейшем выявить общие закономерности процессов испарения в различных условиях.