В работе [13] было исследовано кипение наножидкостей (вода с добавлением наночастиц кремния, алюминия, углерода) на сфере. Установлено, что в случае наножидкостей с кремнием и алюминием критическая тепловая нагрузка и коэффициент теплоотдачи при переходном кипении возрастали в последовательных экспериментах.
В работе [14] при исследовании кипения воды с добавлением наночастиц Al2O3 в большом объеме было отмечено снижение коэффициента теплоотдачи с ростом концентрации наночастиц.
Возможными причинами различия результатов работ [13] и [14] являются метод приготовления наножидкости, слипание наночастиц во время кипения, а также осаждение наночастиц на греющей поверхности.
Кипение воды в большом объеме с добавленными наночастицами карбида кремния исследовано в работе [3]. Опыты проведены при атмосферном давлении, концентрация наночастиц составляла 0.01% по массе. В качестве рабочего участка использована трубка из нержавеющей стали (d=1.2 мм) и проволока из нержавеющей стали (d=1 мм), расположенные горизонтально. Наножидкость подготавливалась с помощью механической гомогенизации. Обнаружено что коэффициент теплоотдачи при кипении наножидкости в 2 раза выше, чем для чистой воды.
Исследована зависимость критического теплового потока от времени проведения эксперимента. В каждом эксперименте рабочий участок после пережога менялся на новый образец. Обнаружено, что критический тепловой поток для наножидкости увеличивается до 1.4 раза и эта закономерность сохраняется с течением времени.
Для получения поверхности с нанорельефом разработан способ [16], который основан на том, что при кипении наножидкостей наночастицы осаждаются на поверхности и изменяют ее рельеф. Получающаяся при этом структура напоминает пористое покрытие. В работе исследовано кипение воды на поверхности с рельефом из наночастиц карбида кремния и окиси алюминия при атмосферном давлении в большом объеме, проведена видеосъемка процесса и измерены теплоотдача, критические тепловые нагрузки и краевые углы.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Опыты проводились с использованием двух экспериментальных установок.
В одной установке были получены опытные данные по теплоотдаче и критической тепловой нагрузке при кипении наножидкости на трубке. Температура стенки измерялась микротермопарой, расположенной внутри трубки. Для получения данных по внутренним характеристикам кипения использовалась скоростная видеосъемка. Видеокадры, полученные с помощью высокоскоростной камеры, обрабатывыались с помощью разработанной программы. В результате определялась доля площади, занятой паром над рабочим участком при кипении. Эти данные позволили оценить плотность центров парообразования.
Во второй установке для исследования кипения наножидкостей и чистых жидкостей на поверхности с рельефом использовался рабочий участок, представляющий собой медный блок. Теплота подводилась к нижней части медного блока и передавалась к его верхней плоской поверхности, на которой происходило кипение. Распределение температур в медном блоке измеряется с помощью инфракрасной камеры (рис.1). Процесс кипения снимался высокоскоростной видеокамерой.
В работе проведено исследование теплоотдачи при кипении воды на поверхностях с искусственным рельефом из SiC и Al2O3 в большом объеме при атмосферном давлении. Для получения нанорельефа на опытном участке использовались наножидкости на основе наночастиц SiC и Al2O3. На рис. 2 представлена фотография поверхности рабочего участка после кипения на нем наножидкости. Размер частиц, осевших на поверхности трубки составлял в среднем 100нм.
Установлено, что при кипении воды на поверхности с покрытием из частиц Al2O3 может происходить как увеличение, так и уменьшение коэффициента теплоотдачи по сравнению с трубкой без покрытия (рис.3).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.