Среди методов создания несмачиваемых поверхностей в конденсационных системах для поддержания капельной конденсации можно выделить: ионную имплантацию неметаллов на металлической поверхности, магнетронный распыл, осаждение плазменных покрытий в сопровождении пучка высокоэнергетических ионов, а также применение нанодисперсных поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Одними из наиболее известных нанотехнологий создания несмачиваемых поверхностей являются методы:
1. Метод DIMI – метод смешанной динамической ионно-лучевой имплантации для создания политетрафторэтиленовых поверхностей PTFE1015, PTFE1013, PTFE1010 с краевыми углами смачивания 114, 109, 100 ºС соответственно.
2. Метод РР – метод плазменной поляризации для создания полигексафтор-пропеновых поверхностей PHFP140W, PHFP80W, PHFP60W с краевыми углами смачивания 104, 93, 92 ºС соответственно.
Учитывая достаточно высокую стоимость таких теплообменных поверхностей, этот способ так и не вышел за рамки лабораторных исследований. Исходя из соотношения цена-качество, использование ПАВ на основе различных растворов наночастиц и нанодисперсных противоизносовых составов, в том числе типа PTFE, является достаточно технологичным.
Политетрафторэтилен (PTFE) («тефлон») является синтетическим фторполимером, который изобрел и впервые получит в 1938 г. Roy Plunkett. В сравнении с другими полимерами PTFE обладает высокой плотностью (приблизительно 2.2 г/см3) и высокой температурой плавления (порядка 327ºС). При атмосферном давлении кристаллический или частично кристаллический PTFE испытывает несколько фазовых переходов в диапазоне от отрицательных температур до температуры плавления. Ниже 19ºС это вполне упорядоченная шестигранная кристаллическая структура. Нагреваясь до более высоких температур, кристаллический PTFE преобразовывается в частично упорядоченную шестигранную структуру. Выше 30ºС материал превращается в псевдошестигранную, очень разветвленную структуру, которая устойчива вплоть до точки плавления.
Капельная конденсация водяного пара, стимулированная комплексной обработкой поверхности с применением полифторалкилдисульфидных и политетрафторхлорэтиленовых веществ, экспериментально исследовалась на одной из кафедр Национального технического университета Украины. Эксперименты проводились на медных трубках и поверхностях из медьсодержащих сплавов. Такие металлы достаточно прочно воспринимают и удерживают ПАВ. Например, PTFE-спрей образовывал надежное водоотталкивающее покрытие на мономолекулярном уровне, которое защищало поверхность теплообмена от окисления.
Для предварительно обработанной поверхности теплообмена получена качественная капельная конденсация. Коэффициенты теплоотдачи при этом превышали значения коэффициентов теплоотдачи при пленочной конденсации в 3-5 раз, а в отдельных случаях и до 6-10 раз.
Обзор работы Омарбекова Т.О. [8]
Краткое описание экспериментальной установки
Для исследования теплообмена при конденсации водяного пара на одиночной поперечно обтекаемой трубке и пучке трубок создана экспериментальная установка.
Основными частями экспериментальной установки являются опытный конденсатор, система охлаждения, измерительные устройства и дозатор.
Опытный конденсатор состоит из входного, рабочего и выходного участков. На рис. 10 приведены схемы расположения одиночной трубки компоновка горизонтального трубного пучка.
Рис. 10. Схема компоновки трубного пучка конденсатора
а) одиночная трубка; б) пучок из 25 труб; в) пучок из 15 труб. 1 – смотровые стекла; 2 – рабочие участки; 3 – полые трубки; 4 – вставки.
Конденсация пара происходит на десятирядном пучке горизонтальных медных труб. Образующийся конденсат собирается в выходном участке и может быть отведен в сливную линию или в мерный бак. Циркуляция охлаждающей воды осуществляется по замкнутому контуру. Охлаждающая вода подается насосом из бака-термостата во входной коллектор, через экспериментальные трубки поступает в ванну и самотеком в бак-термостат. Непрерывная инжекция определенной концентрации октадециламина в паровой контур установки производилась из дозирующего устройства.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.