Wymiana ciepła przy wrzeniu w tunelach podpowierzchniowych (Boiling heat transfer in subsurface tunnels)

Pastuszko, Robert (2012) Wymiana ciepła przy wrzeniu w tunelach podpowierzchniowych (Boiling heat transfer in subsurface tunnels). Monografie, Studia, Rozprawy (M33). Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce.

Preview

Tekst M-33.pdf Download (6MB) | Preview

Streszczenie

Wzrastająca miniaturyzacja wymusza jednocześnie stosowanie coraz doskonalszych technik chłodzenia, uniemożliwiających przekroczenie dopuszczalnych temperatur przez części mechaniczne i elementy elektroniczne, tworzące komponenty maszyn lub urządzeń. Uzyskanie możliwie dużej gęstości strumienia ciepła, przy małym przegrzaniu oraz niewielkiej powierzchni wymiany ciepła, jest możliwe przy wykorzystaniu zmiany fazy towarzyszącej procesom wrzenia lub kondensacji. Istnieje wiele różnorodnych pasywnych i aktywnych metod intensyfikacji wymiany ciepła podczas wrzenia – w niniejszej pracy skoncentrowano się na zastosowaniu układu mini lub mikrotuneli podpowierzchniowych ograniczonych strukturą porowatą w postaci folii perforowanej lub siatki (powierzchnia tunel-por). Zaproponowane powierzchnie łączą kilka metod zwiększania wymiany ciepła: * rozwinięcie powierzchni (żebra główne + mini lub mikrożebra), * nałożenie na powierzchnię pokrycia porowatego (siatki lub folii perforowanej), * wykorzystanie tuneli podpowierzchniowych pod nałożonym pokryciem porowatym. Własne badania eksperymentalne zostały przeprowadzone przy wrzeniu wody, etanolu, R-123 oraz FC-72 w odniesieniu do pięciu rodzajów powierzchni strukturalnych: * TS – struktura tunelowa z żebrami głównymi o wysokości 5 i 10 mm, * NTS – struktura z wąskimi tunelami (0,6-1,5 mm) i żebrami jw., * NTS-M – struktura z wąskimi tunelami (0,6-1,5 mm) i siatką, * NTS-W – struktura z wąskimi tunelami (0,6-1,2 mm) i * NTS-L – struktura z wąskimi tunelami (0,6-1,5 mm) i mikrożebrami o wysokości 1 i 0,5 mm. Przedstawione wyniki badań wizualizacyjnych stanowiły podstawę do tworzenia modeli półanalitycznych do obliczania gęstości strumieni ciepła. Wykorzystano dwie * zewnętrzną – w celu wyznaczania średnicy i częstotliwości odrywających się pęcherzy, * wewnętrzną – z użyciem segmentu umożliwiającego obserwację tworzenia, przemieszczania, wzrostu i oderwania pęcherzy. Skomplikowana geometria powierzchni ze strukturami typu tunel-por wymusiła konieczność opracowania nowych modeli półanalitycznych, uwzględniających konwekcję na zewnętrznej powierzchni, jak również parowanie wewnątrz tuneli. Opracowano następujące własne modele wrzenia: 1. Półanalityczny model wrzenia – powierzchnie TS i NTS. 2. Model uproszczony – powierzchnie NTS. 3. Model uproszczony NTS. 4. Zmodyfikowany model Chiena i Webba. Przedstawione symulacje wykazały, że możliwe jest uzyskanie zwiększenia gęstości strumienia ciepła dla powierzchni TS i NTS poprzez zmniejszenie szerokości tuneli.

Biblioteka Cyfrowa

Podgląd