Интенсификация теплообмена в тонких испаряющихся пленках жидкости с использованием покрытий из углеродных нанотрубок

Проект направлен на решение глобальной проблемы теплофизики, связанной с поиском новых методов существенной интенсификации процессов тепломассообмена. Данная проблема остро стоит при создании высокоэффективных мини- и микросистем, что обусловлено высокими темпами развития электроники (чипы, лаборатории в чипах, светодиодная техника, лазеры, радары, конверторы и др.), а также глобальной миниатюризацией устройств в различных областях техники, таких как энергетика, автомобилестроение, транспорт, авиация, космическая индустрия, химическая промышленность, биотехнологии, медицина. Как показано авторами проекта, для отведения высоких плотностей теплового потока перспективным представляется использование интенсивно испаряющейся тонкой пленки жидкости, движущейся под действием потока газа в мини- или микроканале (достигнуты коэффициенты теплоотдачи свыше 200 000 Вт/м2К при сравнительно невысоких расходах теплоносителя). Система теплоотвода на таком принципе позволяет использовать микроканалы, что существенно повышает ее компактность и эффективность, и что является принципиальным для целого ряда практических приложений. Для дополнительной интенсификации тепломассообмена, в данном проекте предлагается использовать покрытия на основе одностенных и многостенных углеродных нанотрубок с ориентацией, как вдоль, так и перпендикулярно поверхности нагрева. Основной задачей проекта является изучение влияния покрытий из нанотрубок на динамику и испарение тонкой пленки жидкости, движущейся под действием потока газа в микроканале, при интенсивном локальном нагреве. Предполагается, что за счет разнопланового влияния (изменения смачиваемости, теплопроводности пристенного слоя, структуры поверхности на микро- и наноуровне) покрытия из нанотрубок позволит существенно интенсифицировать испарение пленки и достичь рекордных коэффициентов теплоотдачи (до 400 000 Вт/м2К). Предполагается за счет совместного использования микроканалов и покрытий из углеродных нанотрубок внести вклад в создание нового класса «интеллектуальных» теплообменных поверхностей, и с использованием этих поверхностей разработать новое поколение высокоэффективных двухфазных теплообменных систем. Организация производства таких поверхностей возможна на базе фирмы OCSiAl (Новосибирский Технопарк), с которой авторы проекта ведут сотрудничество.