Wrzenie w przepływie na rozwiniętych powierzchniach minikanałów (Flow boiling on enhanced surfaces of minichannels

Piasecka, Magdalena (2014) Wrzenie w przepływie na rozwiniętych powierzchniach minikanałów (Flow boiling on enhanced surfaces of minichannels. Monografie, Studia, Rozprawy (M61). Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce.

Preview

Tekst M61.pdf Download (40MB) | Preview

Streszczenie

Nieustanny postęp technologiczny oraz rewolucja informatyczna są przyczyną wzrostu wymagań energetycznych przy jednoczesnej tendencji do miniaturyzacji urządzeń. Skutecznym sposobem chłodzenia jest wykorzystanie procesów wymiany ciepła przebiegających ze zmianą stanu skupienia, ze względu na większą efektywność procesu. Wykorzystanie powierzchni rozwiniętej pozwala na dodatkową intensyfikację wymiany ciepła. W pracy skoncentrowano się na zagadnieniach rozwoju wrzenia pęcherzykowego podczas przepływu czynnika chłodniczego (FC-72, Novec 7100) w minikanale, gdy jego podstawowa głębokość wynosiła 1 mm, a szerokość 40 mm. W badaniach kanał ustawiano pod różnym kątem do poziomu. Powierzchnię grzejną kanału stanowiła jednostronnie rozwinięta cienka folia. Do uzyskania rozwinięcia jej powierzchni wykorzystano dwa różne procesy: teksturowanie laserowe (wynikowo uzyskano mikrowgłębienia rozmieszczone regularnie) oraz proces elektroerozji (wytworzono miniwgłębienia rozmieszczone nieregularnie). W eksperymentach wykorzystano bezkontaktową metodę pomiaru pola temperatury - termografię ciekłokrystaliczną - do detekcji rozkładu temperatury powierzchni grzejnej. Jednocześnie prowadzono bezpośrednią obserwację struktur przepływu dwufazowego podczas wrzenia płynu chłodniczego w kanale. Celem przeprowadzonych badań była analiza procesów wymiany ciepła i towarzyszącego im zagadnienia oporów przepływu dwufazowego w kanale, na podstawie danych eksperymentalnych i dostępnych w literaturze modeli. Inne ważne zagadnienia rozpatrywane w pracy to: wyznaczenie stopnia zapełnienia i stopnia suchości dla wybranych przekrojów (na drodze eksperymentalnej i teoretycznej) oraz rozpoznanie struktur przepływu dwufazowego i sporządzenie map struktur. Wartości wyznaczonych eksperymentalnie stopni zapełnienia różniły się znacznie w zależności od orientacji przestrzennej kanału. Analizowanymi w pracy zagadnieniami ponadto są: wpływ rozwinięcia powierzchni grzejnej i położenia kanału na rozwój wrzenia i opory przepływu oraz wpływ wybranych parametrów cieplno-przepływowych (ciśnienie i strumień masy), wymiarów geometrycznych kanału i rodzaju płynu chłodniczego na proces wrzenia w kanale. Stwierdzono, że inicjacja i rozwój wrzenia przy zastosowaniu powierzchni rozwiniętej następuje przy niższych strumieniach ciepła dostarczanych do powierzchni grzejnej, w porównaniu do wyników uzyskanych dla folii gładkiej. Porównano własne wyniki z wybranymi z literatury. Stwierdzono, że niektóre korelacje innych badaczy z bardzo dobrym przybliżeniem pozwalają prognozować wartości współczynnika przejmowania ciepła, ale dla określonej orientacji kanału. Porównano współczynniki przejmowania ciepła otrzymane podczas własnych badań wrzenia w przepływie i dużej objętości. Zaproponowano własne równanie kryterialne do obliczania liczby Nusselta dla wrzenia przechłodzonego. Zawarto propozycje praktycznego wykorzystania poruszanych zagadnień.

Biblioteka Cyfrowa

Podgląd