ЗАКИПАННЯ ВОДИ НА ПОРИСТИХ ПОВЕРХНЯХ: ЕКСПЕРИМЕНТИ ТА ІНЖЕНЕРНІ РОЗРАХУНКИ

Автор(и)

  • Андрій Андрійович Шаповал Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Ukraine
  • Євген Миколайович Панов Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Ukraine
  • Юлія Валеріївна Стрельцова Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20535/2306-1626.1.2016.77916

Ключові слова:

закипання, пористі матеріали, капілярні структури, теплові труби, термосифони, пористість, теплопро-відність

Анотація

Наведено результати експериментальних досліджень впливу фізичних характеристик металевих волокнистих матеріалів на початок закипання води на пористих поверхнях за умов її вільного руху й капілярного транспорту. Досліди виконано за допомогою спеціально створеної експериментальної установки, що імітує умови функціонування теплових труб і термосифонів. Такі умови є типовими для роботи двофазних теплопередавальних пристроїв. Основні характеристики зразків металевих пористих капілярних матеріалів (МПКМ) змінювали у широких діапазонах значень. Дослідження свідчать, що за умов вільного руху рідини зміна пористості мідних металоволокнистих матеріалів впливає на температурні напори, за яких на пористих поверхнях починаються процеси, аналогічні закипанню води на гладких технічних повернях. Усі досліджені у роботі характеристики МПКМ впливають на значення температурних напорів початку закипання води. Із зменшенням пористості металоволокнистих матеріалів капілярні сили Лапласа перешкоджають виходу парової фази крізь парові канали-стволи. Одночасно зменшення пористості  капілярних структур призводить до збільшення їх каркасної теплопровідності, що сприяє швидкій активації парових зародків, і зменшує температурні напори початку закипання порівняно з умовами закипання на гладких технічних поверхнях. Превалює вплив пористості капілярно-пористих матеріалів, що можна пояснити збільшенням кількості відносно крупних пор і полегшенням умов виходу утворюваної парової фази у випадках застосування високопористих металевих матеріалів-покриттів. Результати узагальнено у вигляді простих емпіричних формул, придатних для інженерних розрахунків температурних напорів, за яких починається генерування парової фази на пористих поверхнях, тобто закипання води. Формули запропоновано для умов, типових як для вільного руху води на повністю «залитих» пористих поверхнях (функціонування термосифонів), так і для капілярного транспорту води (робота теплових труб)

Біографії авторів

Андрій Андрійович Шаповал, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, доцент кафедри хімічного, полімерного та силікатного машинобудування Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут»

Євген Миколайович Панов, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»

доктор технічних наук, професор, декан інженерно-хімічного факультету Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут»

Юлія Валеріївна Стрельцова, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»

аспірант кафедри хімічного, полімерного та силікатного машинобудування Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут»

Посилання

Белов С. В. Пористые материалы в машиностроении / С. В. Белов. – М. : Ма¬ши¬ностроение, 1981.  352 с.

Koсторнов A. Г. Проницаемые металлические волокновые материалы / А. Г. Koсторнов.  K. : Teхніка, 1983.  128 с.

Чи C. Тепловые трубы. Tеoрия и практика / С. Чи.  M. : Maшиностроение, 1981.  208 с.

Васильев Л. Л. Теплообменники на тепловых трубах / Л. Л. Васильев. - Мн : Наука и техника, 1981. – 144 с.

Гершуни А. Н. Системы теплопередачи испарительно-конденсационного типа для атомных энерго-технологий / А. Н. Гершуни, А. П. Нищик, Е. Н. Письменный. – К. : Наук. думка, 2012. – 223 с.

Семена М. Г. Тепловые трубы с металловолокнистыми структурами / М. Г. Семена, А. Н. Гершуни,

В. К. Зарипов. – К. : Техніка, 1984.  282 с.

Вплив умов приєднання пористих структур до суцільних поверхонь на двофазний теплообмін та конта-ктний термічний опір / А. А. Шаповал, Є. М. Панов, К. І. Скрипка та ін. // Хім. інженерія, екологія та ресурсозбереження. – 2012.  № 1 (19). – С. 5–9.

Шаповал А. А. К моделированию процессов теплообмена при кипении на поверхностях с неупорядо-ченными пористыми структурами / А. А. Шаповал // ММФ-2000. – 2000. – Т. 5. – С. 198–204.

A Study of Heat Transfer in Heat Pipe Evaporators with Metal Fiber Capillary Structures / A. G. Kostornov,

A. A. Shapoval, M. I. Lalor et al. // J. of Enhanced Heat Transfer. – 2012. – Vol. 19 (1). – Р. 43–52.

##submission.downloads##

Як цитувати

Шаповал, А. А., Панов, Є. М., & Стрельцова, Ю. В. (2016). ЗАКИПАННЯ ВОДИ НА ПОРИСТИХ ПОВЕРХНЯХ: ЕКСПЕРИМЕНТИ ТА ІНЖЕНЕРНІ РОЗРАХУНКИ. Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, (1), 50–54. https://doi.org/10.20535/2306-1626.1.2016.77916

Номер

№ 1 (2016)

Розділ

ХІМІЧНА ІНЖЕНЕРІЯ

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).