Интенсификация теплообмена при кипении в тонких горизонтальных слоях жидкости на капиллярно-пористых покрытиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Швецов Дмитрий Анатольевич

• Швецов Дмитрий Анатольевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Швецов Дмитрий Анатольевич

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Влияние высоты слоя жидкости на теплообмен при испарении и

кипении

1.2 Влияние параметров модифицированных поверхностей на теплообмен при кипении

1.3 Инверсия кривой кипения на микроструктурированных покрытиях

1.4 Влияние высоты слоя жидкости на критический тепловой поток

1.5 Выводы к первой главе

Глава 2. Описание экспериментальной установки и методик измерений

2.1 Экспериментальная установка

2.2 Параметры капиллярно-пористых покрытий

2.3 Теплофизические свойства рабочей жидкости

2.4 Методика получения экспериментальных данных

2.5 Оценка неопределенности измерений

2.6 Оценка тепловых потерь и перетечек тепла вдоль стенок экспериментальной установки

2.7 Сравнение коэффициентов теплоотдачи, полученных на базовой гладкой поверхности, с расчетными зависимостями

Глава 3. Теплообмен при испарении и кипении на микроструктурированных капиллярно-пористых покрытиях

3.1 Влияние геометрических характеристик и теплопроводности покрытий на интенсификацию теплообмена

3.2 Кривые кипения при различных давлениях и значениях высоты слоя жидкости

3.3 Сравнение кривых кипения, полученных на покрытии из нержавеющей стали до и после приработки

3.4 Выводы к третьей главе

Глава 4. Анализ экспериментальных данных и сравнение с расчетными зависимостями

4.1 Влияние давления на интенсификацию теплообмена при кипении в тонких слоях жидкости

4.2 Зависимость коэффициента теплоотдачи от высоты слоя жидкости

4.3 Влияние давления и высоты слоя жидкости на критический тепловой поток

Заключение

Список литературы

142

Условные обозначения и сокращения

А а

ср й

йо

йй &

Н

И

И&

Исг

Ь

I =

а

(Рг -Рч )

а =

V

и(1 -Р /Рг)

м

п Р б

бм

q

qi я

я я

гь

Гс

Б Т

Та

амплитуда, м;

коэффициент температуропроводности, м/с;

удельная теплоемкость, Дж/(кг-К);

диаметр частиц, м;

отрывной диаметр пузырей, м;

диаметр капли, м;

гравитационное ускорение, м2/с;

высота покрытия, м;

высота слоя жидкости, м;

скрытая теплота парообразования, Дж /кг;

глубина захолаживания, м;

эффективный коэффициент теплопроводности, Вт/(мК); характерный размер, м;

капиллярная постоянная, м;

вязко-гравитационная постоянная, м;

молярная масса, кг/моль; число элементов; давление, Па; тепловой поток, Вт;

тепловой поток через стенку нагревателя, Вт; тепловые потери вдоль вертикальных стенок, Вт; плотность теплового потока, Вт/м2; плотность теплового потока на границе раздела фаз жидкость-пар, Вт/м ;

универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К);

молярная газовая постоянная, Дж/(кгК);

шероховатость базовой гладкой поверхности, м;

радиус пузыря, м;

радиус активной впадины, м;

размер ячейки, м;

температура, К;

температура в нагревательном змеевике, К;

/\Т=ТМ>-Т£ температурный напор, К;

Тд температура верхней точки гребня покрытия, К;

и скорость потока пара, м/с;

х горизонтальная координата;

хь высота пузыря, м;

у вертикальная координата;

ъ число центров парообразования;

Греческие символы

а коэффициент теплоотдачи,

Вт/(м 2К);

эффективный коэффициент теплоотдачи на границе

а

1 раздела фаз жидкость-пар, Вт/(м К);

д толщина теплового пристенного слоя жидкости, м;

дм, толщина капиллярно-пористого покрытия, м;

д0 остаточный слой покрытия, м;

£ пористость;

к коэффициент теплопроводности, Вт/(мК);

критическая длина волны неустойчивости Рэлея

к* = 2п /а

Тэйлора, м;

наиболее опасная длина волны неустойчивости Рэлея -к** = 2л/аУ3 _ ^

Тэйлора, м;

^ динамическая вязкость жидкости, Пас;

в краевой угол смачивания поверхности, °;

р плотность, кг/м3;

о поверхностное натяжение, Н/м;

V кинематическая вязкость, м2/с; С коэффициент аккомодации;

Индексы

с параметр относится к покрытию;

сг критический;

/ жидкость;

Р мощность электрического нагревателя;

£ параметр на линии насыщения;

V пар;

параметр относится к поверхности нагрева;

т модуляция профиля покрытия;

нк начало кипения;

пот потери в окружающую среду;

ст боковая стенка установки;

Безразмерные параметры

b= 1+10

f \2/3 Pv

\Pl~Pv

K =

cvTsppi

лг aL

Nu = —

Pr = V

a,

Re =■

qh

hlgPvVl

R = R

Z l

v

We = P&

Аббревиатуры

КТО КТП ТЭН SLM SLS

SEM

безразмерный комплекс;

критерий теплового подобия; число Нуссельта; число Прандтля; число Рейнольдса; безразмерная шероховатость; число Вебера;

коэффициент теплоотдачи; критический тепловой поток; трубчатый электронагреватель;

selective laser melting (селективное лазерное плавление); selective laser sintering (селективное лазерное спекание); scanning electron microscope (сканирующий электронный микроскоп).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интенсификация теплообмена при кипении в тонких горизонтальных слоях жидкости на капиллярно-пористых покрытиях»

Введение

Быстрое развитие технологий во многих отраслях промышленности предъявляет все более высокие требования к управлению тепловыми потоками в различных устройствах. Кипение позволяет отводить высокие плотности теплового потока при низкой разнице температур между горячей поверхностью и охлаждающей средой. В целом ряде технологий, разнообразных схемных решениях, относящихся к существующим и перспективным системам охлаждения, теплообмен при испарении и кипении осуществляется в тонких слоях жидкостей (термосифоны, паровые камеры и тепловые трубы, слои жидкости заданной толщины во вращающихся системах, тонкопленочные теплообменники, некоторые конструкции диффузионных паромасляных насосов). Применение режима кипения в тонких слоях жидкости позволяет уменьшить расход теплоносителя и снизить массогабаритные характеристики теплообменных аппаратов. На настоящий момент исследования, направленные на изучение интенсификации теплообмена при испарении и кипении в тонких горизонтальных слоях жидкостей, немногочисленны. Экспериментальные данные о переходных режимах теплообмена от кипения в тонких слоях жидкости к кипению в большом объеме для различных жидкостей при разных приведенных давлениях также крайне ограниченны.

Модификация поверхности нагрева дает возможность существенно уменьшить температурный напор и увеличить критический тепловой поток, делая способ охлаждения в режиме кипения намного более эффективным и безопасным. В последние годы благодаря развитию аддитивной технологии 3Б-печати (селективное лазерное плавление/спекание SLM/SLS) появилась возможность создания микроструктурированных капиллярно-пористых покрытий с практически любой заданной формой. Поиск оптимальной формы микроструктурированных поверхностей осложнен тем, что и на сегодняшний день нет общепринятых универсальных модельных подходов к

описанию механизмов интенсификации теплообмена при кипении в таких условиях, а результаты экспериментов различных авторов в ряде случаев носят противоречивый характер. В работах, в которых исследовались основные механизмы, приводящие к интенсификации теплообмена при кипении, проводились, в основном, при атмосферном давлении и, как правило, в условиях большого объема жидкости. Влияние геометрических характеристик и теплопроводности материала микроструктурированных капиллярно-пористых покрытий на интенсификацию теплообмена при кипении для различных жидкостей изучено недостаточно. Процессы испарения и кипения, протекающие на микроструктурированных покрытиях при различных приведенных давлениях, также практически не исследованы. Работы по изучению теплообмена и кризисных явлений при кипении в тонких горизонтальных слоях жидкости различной толщины на микроструктурированных капиллярно-пористых поверхностях отсутствуют.

Целью данной работы являлось экспериментальное исследование теплообмена и критического теплового потока при испарении и кипении на микроструктурированных капиллярно-пористых покрытиях в широких диапазонах изменения высоты горизонтального слоя жидкости и давления.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование влияния геометрических характеристик и теплопроводности микроструктурированных капиллярно-пористых покрытий на теплообмен при испарении и кипении жидкости. В работе применялись покрытия, полученные по технологии 3D-печати методом селективного лазерного плавления/спекания (SLM/SLS). Материалы покрытий, нержавеющая сталь и бронза, значительно различаются по теплопроводности. Покрытия из бронзы различаются длиной волны модуляции профиля.

2. Исследование влияния высоты слоя жидкости и давления на теплообмен и критический тепловой поток на микроструктурированных капиллярно-пористых покрытиях с одинаковыми геометрическими

характеристиками, но с различной теплопроводностью, и на покрытиях с одинаковой теплопроводностью, но с различной длиной волны модуляции. Диапазон изменения высоты слоя жидкости: от 1.4 мм до 10 мм. Диапазон

5 2

изменения приведенного давления Р/Рсг: от 2-10- до 10- .

3. Проведение сравнительного анализа экспериментальных результатов по теплообмену, полученных на поверхностях с микроструктурированными капиллярно-пористыми покрытиями, с результатами, полученными на гладкой поверхности.

4. Проведение сравнительного анализа данных по критическим тепловым потокам, полученных на гладкой поверхности и на микроструктурированных капиллярно-пористых покрытиях, с известными расчетными зависимостями для условий кипения в большом объеме жидкости.

Научная новизна изложенных в диссертационной работе результатов заключается в следующем:

1. Впервые исследовано влияние геометрических характеристик и теплопроводности микроструктурированных капиллярно-пористых покрытий на теплообмен при испарении и кипении в тонких горизонтальных слоях жидкости.

2. Впервые исследовано влияния высоты слоя жидкости и давления на теплообмен при испарении и кипении на поверхностях с микроструктурированными капиллярно-пористыми покрытиями с различными геометрическими характеристиками и теплопроводностью. Впервые исследован теплообмен в условиях очень низких приведенных давлений (Р5 / Рсг ~ 10-5).

3. Получены новые результаты по критическому тепловому потоку на поверхностях с микроструктурированными капиллярно-пористыми покрытиями в широком диапазоне высоты слоя жидкости и давления. Впервые исследованы переходные режимы теплообмена от кипения в тонких

слоях жидкости к кипению в большом объеме на микроструктурированных капиллярно-пористых покрытиях. Проведено сравнение новых экспериментальных данных с известными расчетными зависимостями.

Научная и практическая значимость работы:

Полученная в проведенных исследованиях экспериментальная информация может использоваться для проектирования микроструктурированных покрытий с целью повышения коэффициента теплоотдачи и критического теплового потока при кипении в тонких слоях жидкости. В работе выявлен сложный характер влияния геометрических характеристик и теплопроводности капиллярно-пористых покрытий на теплообмен и критический тепловой поток. Результаты анализа экспериментальных данных о влиянии высоты слоя жидкости и приведенного давления позволили выделить механизмы интенсификации теплообмена и изучить условия перехода теплообмена от кипения в тонких слоях жидкости к кипению в большом объеме. Экспериментальные данные могут применяться для прогнозирования наиболее приемлемых режимных параметров (давление, высота слоя жидкости, плотность теплового потока) с целью интенсификации теплообмена и повышения критического теплового потока на модулированных по толщине капиллярно-пористых покрытиях с различными геометрическими характеристиками и теплопроводностью. Полученные результаты могут применяться при создании термосифонов, тепловых труб и паровых камер различного назначения.

Достоверность полученных результатов подтверждается применением сертифицированного и тарированного оборудования и средств измерения с соответствующим уровнем точности, оценкой неопределенностей измерений, использованием современных программных комплексов и компьютерных технологий и техники для обработки данных, сравнением с результатами для базовой гладкой поверхности, публикациями в рецензируемых научных журналах.

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментального исследования влияния геометрических характеристик (длины волн модуляции 1.75 мм и 3.5 мм) и теплопроводности (для нержавеющей стали кс ~ 20 Вт/(м К), для бронзы кс ~ 89 Вт/(м К)) микроструктурированных капиллярно-пористых покрытий на теплообмен при испарении и кипении в горизонтальных слоях жидкости.

2. Результаты экспериментального исследования влияния высоты горизонтального слоя жидкости в диапазоне значений от 1.4 мм до 10 мм и

5 2

влияния приведенного давления Р/Рсг в диапазоне от 2-10- до 10- на теплообмен и критический тепловой поток при испарении и кипении для микроструктурированных капиллярно-пористых покрытий с различными геометрическими характеристиками и теплопроводностью.

3. Результаты сравнения экспериментальных данных по коэффициентам теплоотдачи и критическому тепловому потоку при испарении и кипении в горизонтальных слоях жидкости, полученных на микроструктурированных капиллярно-пористых покрытиях, с соответствующими данными, полученными для гладкой поверхности, и с известными расчетными зависимостями для условий кипения в большом объеме жидкости.

Личный вклад соискателя. Основные научные результаты, включенные в диссертацию и выносимые на защиту, получены соискателем лично. Вклад автора состоял в проектировании и сборке узлов экспериментального стенда и рабочих участков, отладке экспериментальных методик, подготовке и проведении всех представленных в диссертационной работе экспериментов. Совместно с к.т.н. В.И. Жуковым и инженером А.Е. Брестером автор проводил обработку и анализ опытных данных при подготовке статей для публикации в рецензируемых журналах и докладов на конференциях. Постановка цели и задач исследования была

сформулирована соискателем совместно с руководителем диссертационной работы чл.-корр. РАН д.ф.-м.н. А.Н. Павленко и к.т.н. В.И. Жуковым.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Международный семинар с элементами научной школы для молодых ученых (ISHM V, VI) (Новосибирск, 2016 г.; 2017 г.); Всероссийская научная конференция молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск, 2017 г.; 2019 г., диплом третьей степени; 2020 г.; 2021 г.; 2022 г., диплом второй степени); III Международная Российско-Казахстанская научно-практическая конференция «Химические технологии функциональных материалов» (Новосибирск, 2017 г.); Интерэкспо Гео-Сибирь (Новосибирск 2018 г.); Российская национальная конференция по теплообмену (РНКТ - 7, 8) (Москва, 2018 г.; 2022 г., диплом за лучшую работу); Научно-практическая конференция аспирантов и магистрантов «Science. Research. Practice» (Новосибирск, 2017 г.); III международная конференция «Современные проблемы теплофизики и энергетики» (Москва, 2020 г.); Школа-семинар молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (Екатеринбург, 2021 г., диплом за лучшую работу; Казань, 2023 г.); XXXVII Сибирский теплофизический семинар, посвящённый Году науки и технологий Российской Федерации и 60-летию первого полёта человека в Космос, (Новосибирск, 2021 г., диплом за лучшую работу); XVII Всероссийская школа-конференция молодых ученых «Актуальные Вопросы Теплофизики и Физической Гидрогазодинамики» (Шерегеш, 2023 г., диплом за лучшую работу).

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 11 печатных изданиях, в том числе, в 7 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 3 статьях в изданиях Web of Science, 7 статьях в изданиях Scopus и в 20 тезисах докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Полный объем диссертации составляет 157 страниц с 72 рисунками и 3 таблицами. Список литературы содержит 124 наименования.

Благодарности. Автор выражает благодарность за большую помощь в проведении работы научному руководителю чл.-корр. РАН д.ф.-м.н. А.Н. Павленко и к.т.н. В.И. Жукову. Также автор выражает благодарность к.т.н. В.П. Бессмельцеву за помощь в нанесении на теплоотдающие поверхности используемых в работе микроструктурированных капиллярно-пористых покрытий.

Глава 1. Обзор литературы

Режимы испарения и кипения жидкостей обеспечивают высокую интенсивность процессов тепло- и массообмена в современных технологиях с высокой энергонапряженностью: в тепловой и атомной энергетике, холодильной и химической промышленности, различных криогенных аппаратах и системах термостабилизации и охлаждения, включая электронику и т.д. Являясь составной частью многих технологий, кипение практически не имеет конкурентов в области охлаждения элементов, требующих отвода высоких тепловых потоков при низких значениях температуры поверхности. По этой причине интенсификация теплообмена при кипении привлекает внимание многих исследователей, что видно по растущему с каждым годом количеству опубликованных работ по данной теме.

Применительно к силовой и микроэлектронике в настоящее время существует необходимость отведения высоких тепловых потоков при заданных температурных режимах, что ограничивает развитие целого ряда отраслей техники, например, создание новых высокопроизводительных вычислительных процессоров, смартфонов и т.д. Известно, что для большинства электронных устройств важно поддержание постоянного значения температуры, которое должно быть не выше 85 °С [1]. Такие жесткие требования также служат стимулом для дальнейших исследований теплообмена при испарении и кипении.

Подавляющее количество публикаций, посвященных интенсификации теплообмена при кипении, проведено в условиях большого объема жидкости. В тоже время, в целом ряде технологий, разнообразных схемных решениях в существующих и перспективных системах охлаждения интенсивный отвод тепла осуществляется при кипении и испарении в тонких слоях жидкостей (термосифоны, паровые камеры и тепловые трубы, спрейно/струйное

охлаждение, слои жидкости заданной толщины во вращающихся системах, тонкопленочные теплообменники). Применение режима кипения в тонких слоях жидкости позволяет уменьшить расход теплоносителя и снизить массогабаритные характеристики теплообменных аппаратов. Исследований, направленных на изучение теплообмена и кризисных явлений при кипении и испарении в горизонтальных слоях жидкостей, в литературе представлено относительно небольшое количество.

В данной работе рассматривается интенсификация теплообмена при испарении и кипении в тонких горизонтальных слоях жидкости с помощью микроструктурированных капиллярно-пористых покрытий. В настоящей главе приведен обзор и анализ литературы, посвященной влиянию высоты слоя жидкости на теплообмен при испарении и кипении, с рассмотрением влияния параметров микроструктурированных покрытий на теплообмен и критический тепловой поток.

1.1 Влияние высоты слоя жидкости на теплообмен при испарении и

кипении

В большом числе существующих и перспективных систем охлаждения, таких как термосифоны, паровые камеры, тепловые трубы, отвод тепла осуществляется при испарении и кипении в слоях жидкости, высота которых сопоставима с величиной капиллярной постоянной жидкости или c диаметром пузыря [2, 3]. Краткий обзор исследований и анализ влияния высоты слоя жидкости на коэффициент теплоотдачи (КТО) и критический тепловой поток (КТП) при кипении и испарении в тонких горизонтальных слоях жидкостей представлен в работе [4].

Вопрос о специфике процессов теплообмена в тонких слоях жидкости был поставлен в середине XX века в работах Кружилина [5] и Кутателадзе [6], когда были сформулированы первые основные положения о кипении в большом объеме и в тонких пленках. Кружилин в работе [5] выполнил анализ размерностей для системы уравнений, описывающих

процесс кипения. Сопоставляя полученные уравнения с экспериментальными данными Якоба и Линке [7], Кружилин пришел к выводу, что при к >> влияние высоты к слоя жидкости на теплообмен незначительно. В связи с

ы _аЬ

этим в расчетах критерия Нуссельта при кипении N4 — —— в качестве

Л

характерного размера Ь необходимо использовать капиллярную постоянную

где а - коэффициент теплоотдачи,

Вт/(м-К),

жидкости I

^(л -Л)

А - коэффициент теплопроводности, Вт/мК; а/ - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; g - ускорение свободного падения, м/с ; Р1, ру - плотность жидкости и пара, соответственно, кг/м3.

В [6] С.С. Кутателадзе заключает, что при достаточно больших размерах поверхности нагрева распределение центров парообразования по ее отдельным частям равновероятно. Следовательно, в этих условиях процесс теплоотдачи к кипящей жидкости должен быть автомодельным, т.е. независимым относительно размеров поверхности нагрева. Таким образом, в условиях свободной конвекции существует только один определяющий размер - диаметр свободно возникающих паровых пузырей Кутателадзе установил, что характерный размер Ь в первом приближении определяется капиллярной постоянной 1а, поэтому критерий Нуссельта строится по ней. Проанализировав характер влияния высоты уровня жидкости над горизонтальной поверхностью по экспериментальным данным Якоба и Линке (Рисунок 1.1), С.С. Кутателадзе пришел к выводу, что «после к > 10 мм величина коэффициента теплоотдачи не меняется» [6].

В работах с водой и органическими жидкостями [8, 9] было показано, что при определенной высоте слоя, которая для каждой жидкости различна, достигаются более высокие значения КТО, чем в большом объеме. В работах [10-12] экспериментально исследовалось кипение в тонких пленках кислорода, азота, водорода и гелия. На основе полученных

экспериментальных данных было установлено, что интенсивность теплоотдачи при кипении в тонкой пленке может превышать интенсивность теплоотдачи при кипении в большом объеме практически во всем интервале плотностей теплового потока вплоть до наступления кризиса кипения. Максимальные плотности теплового потока, снимаемые с поверхности нагрева при кипении в тонкой пленке, могут в несколько раз превышать КТП при кипении в большом объеме.

Рисунок 1.1 - Влияние высоты слоя жидкости (воды) на значения КТО

при кипении (Р = 100 кПа; q = 42.2 кВт/м ) [7].

Значительная интенсивность теплоотдачи в тонких слоях жидкости объяснялась авторами работ [10-12] меньшим термическим сопротивлением пленки по сравнению с термическим сопротивлением теплового пограничного слоя, определяющего КТО при свободной конвекции в большом объеме. В экспериментах [13] с дистиллированной водой, этиловым спиртом и фреоном-113 при атмосферном давлении получено, что

увеличение уровня жидкости выше 5 мм слабо влияет на значения КТО, а при уменьшении уровня наблюдается интенсификация теплообмена.

С другой стороны, в работах В.И. Толубинского [14, 15] было показано, что при снижении уровня жидкости происходит увеличение числа действующих центров парообразования, которое сопровождается ростом температуры теплоотдающей поверхности (Рисунок 1.2). Экспериментально установлено, что при низких плотностях теплового потока в довольно широком интервале изменения высоты слоя температура поверхности остается постоянной, но при значениях высоты слоя (5-20) мм температура поверхности растет. Толубинский в работах [14, 15] объясняет это тем, что по мере уменьшения высоты слоя жидкости в некоторый момент времени начинает уменьшаться доля пара, получаемая за счет испарения перегретой жидкости, поскольку она расходуется на образование этих центров. В результате с уменьшением высоты слоя повышается средняя температура жидкости и, соответственно, температура стенки. В работе Толубинского [16] представлена зависимость значений КТП от высоты слоя жидкости.

Рисунок 1.2 - Зависимость числа действующих центров парообразования г и величины температурного напора от толщины слоя жидкости при плотности теплового потока q =

28 кВт/м2 [15]: 1 - число центров парообразования; 2 - температурный напор.

В работах Пиоро [17-19] экспериментально показано, что влияние высоты слоя рабочей жидкости (воды) на значения КТО существенно для плоских горизонтальных поверхностей при высоте менее 2.4 мм, т.е. менее высоты капиллярной постоянной.

В исследованиях с тонкими горизонтальными слоями вакуумного масла [20] было обнаружено, что при низких приведенных давлениях пузырьковое кипение отсутствовало, а в слоях образовывались и испарялись структуры в виде «воронок» и «кратеров» (Рисунок 1.3 (а, б)). «Воронки» представляют собой углубления с полусферическим дном на поверхности тонкого слоя жидкости. «Кратеры» выглядят как разрывы в пленке жидкости, но в отличие от сухих пятен «кратеры» имеют в центре протяженный плоский остаточный слой жидкости конечных размеров. «Воронки» в течение всего времени своего существования были неподвижны и имели стабильные размеры, а «кратеры» перемещались по поверхности нагрева и меняли свой размер. Образование «воронок» и «кратеров» не было связано с шероховатостью поверхности нагрева. На месте «кратеров» кратковременно образовывались сухие пятна, поверхность которых быстро смачивалась при натекании жидкости рядом с ними. Количество «кратеров» возрастало с увеличением плотности теплового потока.

В цикле работ с вакуумным маслом ВМ-1С [21-23] были получены экспериментальные данные по теплоотдаче, критическим тепловым потокам, геометрическим и кинематическим характеристикам структур, образующихся в слоях жидкости при изменении плотности теплового потока и высоты слоя. Показаны режимные параметры, при которых образуются различные структуры в пленке жидкости, показано сравнение с известными расчетными зависимостями и предложена математическая модель для описания «воронки». В работе [23] выявлено, что значение КТП с увеличением высоты слоя жидкости в диапазоне от 2 до 3 мм (1 < 1а < 1.7) возрастает от своего минимального значения до величины, соответствующей КТП для кипения жидкости в большом объеме.

(в) (г)

Рисунок 1.3 - Структуры в тонком слое жидкости при низких приведенных

давлениях: вакуумное масло ВМ-1С [20] (а) - «воронки»; (б) - «кратер»; н-додекан [24] (в) - «воронки»; (г) - «кратер».

В цикле работ [24-26] приводятся экспериментальные результаты по теплообмену в слоях н-додекана. Представлены данные по значениям КТО, КТП, построены карты гидродинамических режимов с рассмотренными выше структурами (Рисунок 1.3(в, г)) [24]. Экспериментально установлено, что в области низких приведенных давлений р/Рсг < 0.001) значения КТО уменьшаются с увеличением высоты слоя, и это обусловлено снижением вклада испарительной составляющей в теплообмен. Значения КТО в слоях н-додекана высотой около двух капиллярных постоянных (к = 4 мм) при образовании «воронок» и «кратеров» увеличиваются примерно на 70% по сравнению с пузырьковым кипением (при более высоком давлении) [25].

Для воды влияние высоты слоя жидкости на теплообмен и КТП при кипении в условиях атмосферного давления подробно рассмотрено в работах [27, 28]. В экспериментах [27] были рассмотрены слои жидкости высотой 2, 3, 6, 9, 12, 15, 20, 30 и 50 мм, соответственно. Результаты экспериментального исследования зависимости значений КТО от высоты слоя при заданных плотностях теплового потока [27] представлены на Рисунке 1.4. Для сравнения на Рисунке 1.4 представлены также данные, полученные в работе [8]. Из Рисунка 1.4 видно, что значения КТО растут при увеличении высоты жидкости с 2 до 12 мм и затем уменьшаются до тех пор, пока не достигнут относительно постоянного значения при 20-30 мм. Данная закономерность объясняется авторами [27] различными механизмами отвода пара и поступления жидкости при различной высоте слоя. В работе [27] показано, что значения КТП растут с увеличением высоты слоя жидкости с 2 мм до 20 мм, после чего значения КТП перестают изменяться с дальнейшим увеличением высоты слоя.

80

60

а

14

S

I

40

20

Тепловой поток

О = 25 W/cm2

О = 45 W/cm2

Д = 65 W/cm2

А X = 6.49 W/cm2 *

о о А О А О

8о О о

ххххх X X X

10

20 h ,шш

30

40

Рисунок 1.4 - Сравнение значений КТО для заданных тепловых потоков при различных высотах жидкости [27]. Отмеченный звездочкой тепловой поток q = 6.49 Вт/см взят из экспериментальных данных [8].

В недавно опубликованной работе [28] авторы исследовали теплообмен при кипении воды на гладкой поверхности и на поверхности с вырезанными прямоугольными микроканалами. Было установлено несколько закономерностей:

- Значения КТП увеличивались как для гладкой поверхности, так и для модифицированной при увеличении высоты слоя жидкости с 1 мм до 20 мм. При увеличении высоты слоя жидкости более 20 мм значения КТП практически не изменялись.

- При высоте слоя жидкости 50 мм на модифицированной поверхности достигались значения КТО и КТП на 348% и129%, соответственно, больше, чем на гладкой поверхности. При очень низкой высоте слоя жидкости (~ 1 мм) модифицированная поверхность обеспечивала увеличение значений КТО и КТП на 390% и 120%, соответственно.

При заданных плотностях теплового потока значения КТО изменялись по трем различным установленным в работе [28] закономерностям в зависимости от высоты слоя жидкости (Рисунок 1.5):

- Тип I: при низких тепловых потоках значение КТО не меняется в большом диапазоне высот слоя жидкости, затем незначительно увеличивается в слоях высотой ниже критического уровня жидкости.

- Тип II: по мере увеличения теплового потока значение КТО не меняется в высоких слоях жидкости. По мере уменьшения высоты слоя значение КТО постепенно повышается до максимального amax, соответствующего оптимальному уровню жидкости. При уменьшении высоты слоя ниже оптимального уровня жидкости значение КТО уменьшается до минимального acr, соответствующему критическому уровню жидкости. При уменьшении высоты слоя от критического уровня значение КТО снова увеличивается.

- Тип III: По мере уменьшения высоты слоя значение КТО постепенно повышается до максимального значения amax. При уменьшении высоты слоя ниже оптимального уровня жидкости значение КТО только уменьшается.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Швецов Дмитрий Анатольевич, 2024 год

Список литературы

1. Honda H. Enhanced Boiling Heat Transfer From Electronic Components by Use of Surface Microstructures // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2004. - Vol. 28, №. 2-3. - P. 159-169. https://doi.org/10.1016/S0894-1777(03)00035-9

2. Bulut M., Kandlikar S.G., Sozbir N. A review of vapor chambers // Heat Transfer Engineering. - 2019. - Vol. 40. - P. 1551-1573. https://doi.org/10.1080/01457632.2018.1480868

3. Kandlikar S.G. Microscale to macroscale - extending microscale enhancement techniques to large-scale boiling equipment // Journal of Heat Transfer. - 2022. - Vol. 144, №. 5. - P. 050802. https://doi.org/10.1115/1.4053679

4. Павленко А.Н., Жуков В.И., Швецов Д.А. Кризисные явления и интенсификация теплообмена при кипении и испарении в горизонтальных пленках жидкости // Теплоэнергетика. - 2022. - Т. 69, № 11. - С. 886-901. https://doi.org/10.1134/S0040601522110076

5. Кружилин Г.Н. Теплоотдача от горизонтальной плиты к кипящей жидкости при свободной конвекции // Докл. АН СССР. - 1947. - Т. 58, № 8. -С.1657-1660.

6. Кутателадзе С.С. Теплопередача при кипении и конденсации. 2-е изд., перераб. и доп. - М.; Л.: Машгиз, 1952. - 232 с.

7. Jakob M., Linke W. Der Wärmeübergang beim verdampfen von flüssigkeiten an senkrechten und waagerechten fläschen // Physikalische Zeitschrift. - 1935. - Vol. 36, № 8. - P. 267-280.

8. Nishikawa K., Kusuda H., Yamasaki K., Tanaka K. Nucleate boiling at low liquid levels // Bull. JSME. - 1967. - Vol. 10. - P. 328-338. https://doi.org/10.1299/jsme1958.10.328

9. Kopchikov I.A., Voronin G.I., Kolach T.A., Labuntsov D.A., Lebedev P.D. Liquid boiling in a thin film // International Journal of Heat and Mass

Transfer. - 1969. - Vol. 12, №. 7. - P. 791-796. https://doi.org/10.1016/0017-9310(69)90182-3

10. Григорьев В. А., Дудкевич А. С. Кипение криогенных жидкостей в тонкой пленке // Теплоэнергетика. - 1970. - № 12. - С. 54-57.

11. Григорьев В.А., Дудкевич А.С., Павлов Ю.М. Кипение криогенных жидкостей в тонкой пленке // Вопросы радиоэлектроники. Сер.: Тепловые режимы, термостатирование и охлаждение радиоэлектронной аппаратуры. - 1970. - №. 1.- С. 83-90.

12. Григорьев В.А., Павлов Ю.М., Аметистов Е.В. Кипение криогенных жидкостей. - М.: Энергия, 1977. - 289 с.

13. Marto P.J., Mackenzie D.K., Rivers A.D. Nucleate boiling in thin liquid films // AIChE Symp. Ser. - 1977. - Vol. 73, № 164. - P. 228-235.

14. Толубинский В.И., Антоненко В.А., Островский Ю.П. Изменение числа действующих центров парообразования в зависимости от высоты слоя жидкости // ИФЖ. - 1977. - Т. 32, № 1. - С. 13-17.

15. Толубинский В.И. Теплообмен при кипении. - Киев: Наук. думка, 1980. - 315 с.

16. Толубинский В.И., Антоненко В.А., Иваненко Г.В. Влияние толщины слоя жидкости на критические тепловые нагрузки при кипении // Промышленная теплотехника. - 1988. - Т. 10, № 2. - С. 3-6.

17. Pioro I.L. Boiling heat transfer characteristics of thin liquid layers in a horizontally flat two-phase thermosiphon // Preprints of the 10th International Heat Pipe Conference, September 1997, Stuttgart, Germany, - P 1-5.

18. Pioro I.L. Experimental evaluation of constants for the Rohsenow pool boiling correlation // International Journal of Heat and Mass Transfer. -1999. - Vol. 42, №. 11. - P. 2003-2013. https://doi.org/10.1016/S0017-9310(98)00294-4

19. Pioro I.L., Rohsenow W., Doerffer S.S. Nucleate pool boiling heat transfer. I: Review of parametric effects of boiling surface // International Journal

of Heat and Mass Transfer. - 2004. - Vol. 47, №. 23. - P. 5033-5044. https://doi.org/10.1016/i.iiheatmasstransfer.2004.06.019

20. Гогонин И.И., Дорохов А.Р., Жуков В.И. Исследование испарения из тонкого слоя масла в условиях вакуума // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. - 1989. - №. 3. - С. 8-13.

21. Жуков В.И. Интенсификация теплообмена при кипении жидкости в тонком слое под вакуумом // Теоретические основы хим. технологии. -2011. - Т. 45, № 5. - С. 602-606.

22. Zhukov V.I., Pavlenko A.N. Critical phenomena at evaporation in a thin liquid layer at reduced pressures // Journal of Engineering Thermophysics. -2013. - Vol. 22, №. 4. - P. 257-287. https://doi.org/10.1134/S1810232813040012

23. Жуков В.И., Павленко А.Н., Нагайцева Ю.В., Вайсс Д. Влияние высоты слоя на теплообмен и критический тепловой поток при испарении жидкости в условиях низких давлений // ТВТ. - 2015. - Т. 53, № 5. - С. 727734. https://doi.org/10.1134/S0018151X15050284

24. Zhukov V.I., Pavlenko A.N. Heat transfer and critical phenomena during evaporation and boiling in a thin horizontal liquid layer at low pressures // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2018. - Vol. 117. - P. 978-990. https://doi.org/ 10.1016/i.ijheatmasstransfer.2017.10.060

25. Жуков В. И., Швецов Д. А., Павленко А. Н. Влияние на теплообмен структурообразования при кипении и испарении в тонких горизонтальных слоях жидкости // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2018. -Т. 1, № 5. - С. 209-214.

26. Zhukov V.I., Pavlenko A.N. The mechanism of surface cooling by a horizontal layer of liquid evaporating at low reduced pressures // AIP Advances. -2021. - Vol. 11, №. 1. - P. 015341. https://doi.org/10.1063/5.0023668

27. Shukla M.Y., Kandlikar S.G. Influence of liquid height on bubble coalescence, vapor venting, liquid return, and heat transfer in pool boiling // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2021. - Vol. 173 - P. 121261. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121261

28. Dong Y., Yu Y., Ibrahim A., Hu X., Hao Y. Influence of liquid height on pool boiling heat transfer over open rectangular microchannels // Applied Thermal Engineering. - 2023. - Vol. 228. - P. 120453. https://doi.org/10.1016/i.applthermaleng.2023.120453

29. Chinmay M., Kandlikar S. Review of the Manufacturing Techniques for Porous Surfaces Used in Enhanced Pool Boiling // Heat Transfer Engineering. - 2014. - Vol. 35, № 10. - P. 887-902. https://doi.org/10.1080/01457632.2014.862141

30. Kim D.E., Yu D.I., Jerng D.W., Kim M.H., Ahn H.S. Review of boiling heat transfer enhancement on micro/nanostructured surfaces // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2015. - Vol. 66. - P. 173-196. https://doi.org/10.1016/i.expthermflusci.2015.03.023

31. Surtaev A.S., Serdyukov V.S., Pavlenko A.N. Nanotechnologies for thermophysics: heat transfer and crisis phenomena at boiling // Nanotechnologies in Russia. - 2016. - Vol. 11. - P. 696-715. https://doi.org/10.1134/S1995078016060197

32. Liang G., Mudawar I. Review of pool boiling enhancement by surface modification // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2019. -Vol. 128. - P. 892-933. https://doi.org/10.1016/i.iiheatmasstransfer.2018.09.026

33. Дедов А.В. Обзор современных методов интенсификации теплообмена при пузырьковом кипении // Теплоэнергетика. - 2019. - Т. 66, №. 12. - С. 18-54. https://doi.org/10.1134/S0040363619120014

34. Chen J., Ahmad S., Cai J., Liu H., Ting Lau K., Zhao J. Latest progress on nanotechnology aided boiling heat transfer enhancement: A review // Energy. - 2021. - Vol. 215. - P. 119114. https://doi.org/10.1016/i.energy.2020.119114

35. Володин О.А., Печеркин Н.И., Павленко А.Н. Интенсификация теплообмена при кипении и испарении жидкостей на модифицированных поверхностях // ТВТ. - 2021. - Т. 59, №2. - С. 280-312. https://doi.org/10.31857/S0040364421020149

36. Sun Y., Tang Y., Zhang S., Yuan W., Tang H. A review on fabrication and pool boiling enhancement of three-dimensional complex structures // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2022. - Vol. 162. - P. 112437. https://doi.org/10.1016/irser.2022.112437

37. Yuan X., Du Y., Su, J. Approaches and potentials for pool boiling enhancement with superhigh heat flux on responsive smart surfaces: A critical review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2022. - Vol. 156. -P. 111974. https://doi.org/10.1016/jrser.2021.111974

38. Kumar C.S.S., Kumar G.U., Arenales M.R.M., Hsu C.C., Suresh S., Chen P.H. Elucidating the mechanisms behind the boiling heat transfer enhancement using nano-structured surface coatings // Applied Thermal Engineering. - 2018. - Vol. 137. - P. 868-891. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.03.092

39. Liang G., Mudawar I. Pool boiling critical heat flux (CHF) - Part 1: Review of mechanisms, models, and correlations // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2018. - Vol. 117. - P. 1352-1367. https://doi.org/10.1016/jiiheatmasstransfer.2017.09.134

40. Liang G., Mudawar I. Pool boiling critical heat flux (CHF) - Part 2: Assessment of models and correlations // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2018. - Vol. 117. - P. 1368-1383. https://doi.org/10.1016/_i.ijheatmasstransfer.2017.09.073

41. Mehralizadeh A., Shabanian S. R., Bakeri G. Effect of modified surfaces on bubble dynamics and pool boiling heat transfer enhancement: A review // Thermal Science and Engineering Progress. - 2020. - Vol. 15. -P. 100451. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2019.100451

42. Mahmoud M.M., Karayiannis T.G. Pool boiling review: Part I -Fundamentals of boiling and relation to surface design // Thermal Science and Engineering Progress. - 2021. - Vol. 25. - P. 101024. https://doi.org/10.1016/itsep.2021.101024

43. Mahmoud M.M., Karayiannis T.G. Pool boiling review: Part II - Heat transfer enhancement // Thermal Science and Engineering Progress. - 2021. -Vol. 25. - P. 101023. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2021.101023

44. Liter S.G., Kaviany M. Pool-boiling CHF enhancement by modulated porous-layer coating: theory and experiment // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2001. - Vol. 44, № 22. - P. 4287-4311. https://doi.org/10.1016/S0017-9310f0D00084-9

45. Min D.H., Hwang G.S., Usta Y., Cora O.N., Koc M., Kaviany M. 2-D and 3-D modulated porous coatings for enhanced pool boiling // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2009. - Vol. 52. -P. 2607-2613. https://doi.org/10.1016/iiiheatmasstransfer.2008.12.018

46. Ji X., Xu J., Zhao Z., Yang W. Pool boiling heat transfer on uniform and non-uniform porous coating surfaces // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2013. - Vol. 48. - P. 198-212. http s://doi.org/10.1016/i.expthermflu sci.2013.03.002

47. Rahman M.M., Pollack J., McCarthy M. Increasing Boiling Heat Transfer using Low Conductivity Materials // Scientific reports. - 2015. - Vol. 5. -P. 13145. https://doi.org/10.1038/srep13145

48. Voglar J., Gregorcic P., Zupancic M., Golobic I. Boiling performance on surfaces with capillary-length-spaced one-and twodimensional laser-textured patterns // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2018. - Vol. 127. -P. 1188-1196. https://doi.org/10.1016/iiiheatmasstransfer.2018.07.056

49. Mehdikhani A., Moghadasi H., Saffari H. An experimental investigation of pool boiling augmentation using four-step electrodeposited micro/nanostructured porous surface in distilled water // International Journal of Mechanical Sciences. - 2020. - Vol. 155. - P. 119722. https://doi.org/10.1016/iiimecsci.2020.105924

50. Heidary A., Moghadasi H., Saffari H. Impact of dimensional characteristics of low-conductive channels on the enhancement of pool

boiling: an experimental analysis // International Journal of Mechanical Sciences. -2021. - Vol. 209. - P. 106710. https://doi.org/10.1016/uimecsci.2021.106710

51. Zhang C., Zhang L., Xu H., Li P., Qian B. Performance of pool boiling with 3D grid structure manufactured by selective laser melting technique // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2019. - Vol. 128. - P. 570-580. https://doi.org/10.1016/iiiheatmasstransfer.2018.09.021

52. Elkholy A., Kempers R. Enhancement of pool boiling heat transfer using 3D-printed polymer fixtures // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2020. - Vol. 114. - P. 110056. https://doi.org/10.1016/i.expthermflusci.2020.110056

53. Hsu Y. On the size range of active nucleation cavities on a heating surface // ASME Journal of Heat and Mass Transfer. - 1962. - Vol. 84, №. 3. -P. 207-213. https://doi.org/10.1115/1.3684339

54. Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т. 1 / Пер. с англ. под ред. О. Г. Мартыненко и др. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 560 с.

55. Ройзен Л.И., Д. Г. Рачицкий, И. Р. Рубин, Л. М. Вертоградская, Л. А. Юдина, М. Б. Пыпкина. Теплообмен при кипении азота и фреона113 на пористых металлических покрытиях // ТВТ. - 1982. - Т. 20, № 2. -С. 304-310.

56. Li C., Peterson G.P., Wang Y.X. Evaporation/boiling in thin capillary wicks (I) wick thickness effects // ASME Journal of Heat and Mass Transfer. - 2006. - Vol. 128, № 12. - P. 1312-1319. https://doi.org/10.1115/L2349507

57. Li T., Peterson G.P. Evaporation/boiling in thin capillary wicks (II) -effects of volumetric porosity and mesh size // ASME Journal of Heat and Mass Transfer. - 2006. - Vol. 128, № 12. - P. 1320-1328. https://doi.org/10.1115/L2349508

58. Weibel J.A., Garimella S.V., North M.T., Characterization of evaporation and boiling from sintered powder wicks fed by capillary action //

International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2010. - Vol. 53, № 19-20. -P. 4204-4215. https://doi.org/10.1016/uiheatmasstransfer.2010.05.043

59. Sarangi S., Weibel J.A., Garimella, S.V. Effect of particle size on surface-coating enhancement of pool boiling heat transfer // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2015. - Vol. 81. - P. 103-113. https://doi.org/10.1016/iiiheatmasstransfer.2014.09.052

60. Tang Y., Zeng J., Zhang S., Chen C., Chen J. Effect of structural parameters on pool boiling heat transfer for porous interconnected microchannel nets // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2016. - Vol. 93. -P. 906-917. https://doi.org/10.1016/i.iiheatmasstransfer.2015.11.009

61. Толубинский В.И., Антоненко В.А., Островский Ю.Н., Шевчук Е.Н. Предельные плотности теплового потока при испарении жидкости в капиллярах фитилей низкотемпературных тепловых труб // ТВТ. - 1980. -Т. 18, № 2. - С. 367-373.

62. Hong F.J., Cheng P., Wu H.Y., Sun Z. Evaporation/boiling heat transfer on capillary feed copper particle sintered porous wick at reduced pressure // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2013. - Vol. 63. -P. 389-400. https://doi.org/10.1016/iiiheatmasstransfer.2013.03.086

63. Halon T., Zaiaczkowski B., Michaie S., Rulliere R., Boniour J. Enhanced tunneled surfaces for water pool boiling heat transfer under low pressure// International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2018. - Vol. 116. -P. 93-103. https://doi.org/10.1016/iiiheatmasstransfer.2017.09.025

64. Zimmermann M., Heinz M., Sielaff A., Gambaryan-Roisman T., Stephan, P. Influence of system pressure on pool boiling regimes on a microstructured surface compared to a smooth surface // Experimental Heat Transfer. - 2020. - Vol. 33. - №. 4. - P. 318-334. https://doi.org/10.1080/08916152.2019.1635228

65. Huang G., Tang K., Yu S., Tang Y., Zhang S. Enhanced pool boiling heat transfer by metallic nanoporous surfaces under low pressure // International

Journal of Heat and Mass Transfer. - 2022. - Vol. 184. - P. 122382. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.122382

66. Hahne E., Grigull U. Heat transfer in boiling. - 1977. - 486 p.

67. Jaikumar A., Kandlikar S.G. Pool boiling inversion through bubble induced macroconvection // Applied Physics Letters. - 2017. - Vol. 110, № 9. -P. 094107. https://doi.org/10.1063/1.4977557

68. Pavlenko A.N., Lel. V.V. Heat transfer and crisis phenomena in falling films of cryogenic liquid // Russian Journal of Engineering Thermophysics. - 1997. - Vol. 7. №. 3-4. - P. 177-210.

69. Cieslinski J.T. Nucleate pool boiling on porous metallic coatings // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2002. - Vol. 25, №. 7. - P. 557-564. https://doi.org/10.1016/S0894-1777(01)00105-4

70. Coso D., Srinivasan V., Lu M.C., Chang J.Y., Majumdar A. Enhanced heat transfer in biporous wicks in the thin liquid film evaporation and boiling regimes // ASME Journal of Heat and Mass Transfer. - 2012. - Vol. 134, №. 10. -P. 101501. https://doi.org/10.1115/1.4006106

71. Jaikumar A., Kandlikar S.G. Ultra-high pool boiling performance and effect of channel width with selectively coated open microchannels // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2016. - Vol. 95. - P. 795-805. https://doi.org/10.1016/iiiheatmasstransfer.2015.12.061

72. Hai F., Zhu W., Liang S., Yang X., Deng Y. Enhanced pool boiling performance of microchannel patterned surface with extremely low wall superheat through capillary feeding of liquid // Nanoscale and Microscale Thermophysical Engineering. - 2020. - Vol. 24, №. 2. - P. 66-79. https://doi.org/10.1080/15567265.2020.1744776

73. Li J., Zhu G., Kang D., Fu W., Zhao Y., Miljkovic N. Endoscopic Visualization of Contact Line Dynamics during Pool Boiling on Capillary-Activated Copper Microchannels // Advanced Functional Materials. - 2021. -Vol. 31, №. 4. - P. 2006249. https://doi.org/10.1002/adfm.202006249

74. Rahman M.M., McCarthy M. Effect of length scales on the boiling enhancement of structured copper surfaces // ASME Journal of Heat and Mass Transfer. - 2017. - Vol. 139, № 11. - P. 111508. https://doi.org/10.1115/1.4036693

75. Kruse C., Tsubaki A., Zuhlke C., Anderson T., Alexander D., Gogos G., Ndao S. Secondary pool boiling effects // Applied physics letters. -2016. - Vol. 108, № 5. - P. 051602. https://doi.org/10.1063/1.4941081

76. Song Y., Díaz-Marín C.D., Zhang L., Cha H., Zhao Y., Wang E.N. Three-Tier Hierarchical Structures for Extreme Pool Boiling Heat Transfer Performance // Advanced Materials. - 2022. - Vol. 34. №. 32. - P. 2200899. https://doi.org/10.1002/adma.202200899

77. Liu B., Liu J., Zhou J., Yuan B., Zhang Y., Wei, J., Wang W. Experimental study of subcooled boiling pool heat transfer and its "hook back" phenomenon on micro/nanostructured surfaces // International Communications in Heat and Mass Transfer. - 2019. - Vol. 100. - P. 73-82. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2018.12.018

78. Малышенко С.П., Андрианов А.Б. О начальном участке кривой кипения на поверхностях с пористыми покрытиями и гистерезисе закипания // ТВТ. - 1987. - Т. 25, № 3. - С. 563-572.

79. Tehver J., Sui H., Temkina V. Heat transfer and hysteresis phenomena in boiling on porous plasma-sprayed surface // Experimental Thermal and Fluid Science. - 1992. - Vol. 5, № 6. - P. 714-727. https://doi:10.1016/0894-1777(92)90115-l

80. Васильев Л.Л., Журавлев А.С., Овсянник А.В., Новиков М.Н., Васильев Л.Л. (мл.). Теплоотдача при кипении сжиженного пропана в капиллярно-пористых структурах // Вести НАН Беларуси. - 2002. - № 4. -С. 114-119.

81. Poniewski M.E. Peculiarities of boiling heat transfer on capillary-porous coverings // International Journal of Thermal Sciences. - 2004. - Vol. 43, №. 5. - P. 431-442. https://doi.org/10.1016/i.iithermalsci.2003.10.002

82. Wang Y.Q., Luo J.L., Heng Y., Mo D.C., Lyu S.S. Wettability modification to further enhance the pool boiling performance of the micro nano bi-porous copper surface structure // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2018. - Vol. 119. - P. 333-342. https://doi.org/10.1016/i.iiheatmasstransfer.2017.11.080

83. Costa-Greger J., Tsubaki A., Gerdes J., Anderson M., Zuhlke C., Alexander D., Shield J., Gogos G. Pool Boiling Inversion and Hysteresis with Femtosecond Laser Processed 304 Stainless Steel Surfaces for Heat Transfer Enhancement // 2020 19th IEEE Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (ITherm), July 2020, Orlando, USA. - P. 298-305. https://doi.org/10.1109/ITherm45881.2020.9190948

84. Кудрицкий Г. Р. Интенсификация процессов теплообмена при парообразовании на поверхностях с капиллярно-пористыми покрытиями (при локальном обогреве теплоотдающей поверхности): дисс. канд. тех. наук: 01.04.14. - Киев, 1985. - 217 с.

85. Patel R., Meyer M., Hartwig J., Mudawar I. Review of Cryogenic Pool Boiling Critical Heat Flux Databases, Assessment of Models and Correlations, and Development of New Universal Correlations // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2022. - Vol. 190. - P. 122579. https://doi.org/10.1016/i.ijheatmasstransfer.2022.122579

86. Chu H., Yu X., Jiang H., Wang D., Xu N. Progress in enhanced pool boiling heat transfer on macro-and micro-structured surfaces // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2023. - Vol. 200. - P. 123530. https://doi.org/10.1016/i.ijheatmasstransfer.2022.123530

87. Кутателадзе С.С. Гидромеханическая модель кризиса теплообмена в кипящей жидкости при свободной конвекции // ЖТФ. -1950. - Т. 20, № 11. - С. 1389 - 1392.

88. Zuber N. On the Stability of Boiling Heat Transfer // ASME Journal of Heat and Mass Transfer. - 1958. - Vol. 80, №. 3. - P. 711-720. https://doi.org/10.1115/L4012484

89. Haramura Y., Katto Y. A new hydrodynamic model of critical heat flux, applicable widely to both pool and forced convection boiling on submerged bodies in saturated liquids // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 1983. - Vol. 26, № 3. - P. 389-399. https://doi.org/10.1016/0017-9310(83)90043-1

90. Ключников А.А., Шараевский И.Г., Фиалко Н.М., Зимин Л.Б., Шараевский Г.И. Теплофизика безопасности атомных электростанций: монография. - Чернобыль (Киев, обл.): Ин-т проблем безопасности АЭС, 2010. - 484 с.

91. Theofanous T.G., Tu J.P, Dinh A.T., Dinh T.N. The boiling crisis phenomenon: Part I: nucleation and nucleate boiling heat transfer // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2002. - Vol. 26, № 6-7. - P. 775-772. https://doi.org/10.1016/S0894-1777(02)00192-9

92. Theofanous T.G., Tu J.P, Dinh A.T., Dinh T.N. The boiling crisis phenomenon: Part II: dryout dynamics and burnout // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2002. - Vol. 26, № 6. - P. 793-810. https://doi.org/10.1016/S0894-1777(02)00193-0

93. Ягов B.B. Физическая модель и расчетное соотношение для критических тепловых нагрузок при пузырьковом кипении жидкостей в большом объеме // Теплоэнергетика. - 1988. - № 2. - С. 53 - 59

94. Yagov V.V. Is a crisis in pool boiling actually a hydrodynamic phenomenon? // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2014. -Vol. 73. - P. 265-273. https://doi.org/10.1016/i.iiheatmasstransfer.2014.01.076

95. Ландау Л.Д. К теории медленного горения// ЖЭТФ. - 1944. -Т. 14. - С. 240-245.

96. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. Теоретическая физика: Т. 6. 3-е изд., перераб. - М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1986. -736 с.

97. Gong S.J., Ma W.M., Gu H.Y. An experimental investigation on bubble dynamics and boiling crisis in liquid films // International Journal

of Heat and Mass Transfer. - 2014. - Vol. 79. - P. 694-703. https://doi.org/10.1016/iiiheatmasstransfer.2014.08.065

98. Lienhard J.H., Dhir V.K. Hydrodynamic prediction of peak pool-boiling heat fluxes from finite bodies // ASME Journal of Heat and Mass Transfer. - 1973. - Vol. 95, №. 2. - P. 152-158. https://doi.org/10.1115/L3450013

99. Гогонин И.И. Теплообмен при пузырьковом кипении. -Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2018. - 227 с.

100. Бессмельцев В.П., Павленко А.Н., Жуков В.И. Разработка технологии создания структурированных капиллярно-пористых покрытий методом 3D-печати для интенсификации теплообмена при кипении // Автометрия. - 2019. - Т. 55, №. 6. - С. 25-35.

101. Zhukov V.I., Pavlenko A.N., Shvetsov D.A. The effect of pressure on heat transfer at evaporation/boiling in horizontal liquid layers of various heights on a microstructured surface produced by 3D laser printing // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2020. - Vol. 163. - P. 120488. https://doi.org/10.1016/i.iiheatmasstransfer.2020.120488

102. Зубченко А.С., Колосков М.М., Каширский Ю.В. и др. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., доп. и испр. - Под ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. - 784 с.

103. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: справочник. - М.: Машиностроение, 2004. - 336 с.

104. Yaws C. L. Handbook of Thermodynamic and Physical Properties of Chemical Compounds - NY: Knovel, 2003. - 597 p.

105. Олейник Б.П., Сурин В.Г., Петрова О.К. Исследование теплопроводности нержавеющей и низкоуглеродистой сталей // ТВТ. -1985. - Т. 23, № 3. - C. 500-505.

106. Гогонин И. И. Зависимость теплообмена при кипении от свойств и геометрических параметров теплоотдающей стенки // ТВТ. - 2006. - Т. 44, № 6. - С. 918-925 https://doi.org/10.1007/s10740-006-0110-3

107. Stephan K., Abdelsalam M. Heat-transfer correlations for natural convection boiling // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 1980. -Vol. 23, №. 1. - P. 73-87. https://doi.org/10.1016/0017-9310(80)90140-4

108. Fritz W. Berechnung des maximal volumens von dampfblasen // Physikalische Zeitschrift. - 1935. - Vol. 36, №. 11. - P. 379-384.

109. Гогонин И. И. Критический тепловой поток при кипении и его зависимость от характеристик теплоотдающей стенки // ТВТ. - 2010. - Т. 48, № 1. - С. 84-95. https://doi.org/10.1134/S0018151X10010128

110. Bodla K.K., Murthy J.Y., Garimella S.V. Direct simulation of thermal transport through sintered wick microstructures // ASME Journal of Heat and Mass Transfer. - 2012. - Vol. 134. - P. 012602. https://doi.org/10.1115/1.4004804

111. Surtaev A.S., Pavlenko A.N., Kalita V.I., Kuznetsov D.V., Komlev D.I., Radyuk A.A., Ivannikov A.Y. The influence of three-dimensional capillary-porous coatings on heat transfer at liquid boiling // Technical physics letters. -2016. - Vol. 42, № 4. - P. 391- 394. https://doi.org/10.1134/S106378501604026X

112. Liu X., Zou Q., Yang R. Theoretical analysis of bubble nucleation in liquid film boiling // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2022. -Vol. 192. - P. 122911. https://doi.org/10.1016/i.ijheatmasstransfer.2022.122911

113. Paul B. Compilation of evaporation coefficients // ARS Journal. -1962. - Vol. 32, № 9. - P. 1321-1328. https://doi.org/10.2514/8.6277

114. Cao B.Y., Xie J. F., Sazhin S. S. Molecular dynamics study on evaporation and condensation of n-dodecane at liquid-vapor phase equilibria // The Journal of chemical physics. 2011. Vol. 134. № 16. P. 164309. https://doi.org/10.1063/L3579457

115. Bird E., Gutierrez Plascencia J., Liang Z. Thermal transport across the interface between liquid n-dodecane and its own vapor: A molecular dynamics study // The Journal of Chemical Physics. 2020. Vol. 152. № 18. P. 184701. https://doi.org/10.1063/L5144279

116. Авксентюк Б. П., Кутателадзе С. С. Неустойчивость режима теплообмена на поверхностях, обедненных центрами парообразования // ТВТ. 1977. Т. 15. № 1. С. 115-120.

117. Shvetsov D.A., Pavlenko A.N., Brester A.E., Zhukov V. I. A map of regimes of evaporation and boiling in the horizontal liquid layer on the modified surface // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2039. No. 1. P. 012033. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2039/1/012033

118. Швецов Д.А., Павленко А.Н., Жуков В.И. Влияние морфологии капиллярно-пористого покрытия на испарение и кипение тонкого слоя жидкости // Материалы XV Всероссийской научной конференции молодых ученых, посвященной Году науки и технологий в России, Декабрь 2021, г. Новосибирск, Россия, - С. 104-108. ISBN 978-5-7782-4565-5.

119. Shvetsov D.A., Pavlenko A.N., Brester A.E., Zhukov V.I. Maps of hydrodynamic regimes of evaporation and boiling in the thin horizontal liquid layer on the modified surface // Journal of Physics Conference Series. - 2020. -Vol. 1683, № 2. - P. 22085. https://10.1088/1742-6596/1683/2/022085

120. Moze M., Zupancic M., Steinbucher M., Golobic I., Gierkes H. Nanosecond Laser-Textured Copper Surfaces Hydrophobized with Self-Assembled Monolayers for Enhanced Pool Boiling Heat Transfer // Nanomaterials. - 2022. -Vol. 12, №. 22. - P. 4032. https://doi.org/10.3390/nano12224032

121. Швецов Д.А., Павленко А.Н., Брестер А.Е., Жуков В.И. Инверсия кривой кипения на микроструктурированных пористых покрытиях // ТВТ. -2023. - Т. 61, № 3. - С. 405-409. https://doi.org/10.31857/S0040364423020163

122. Швецов Д.А., Павленко А.Н., Жуков В.И. Влияние режимных параметров на гистерезис кривой теплоотдачи при испарении и кипении жидкости на капиллярно-пористом покрытии // Наука. Технологии. Инновации: сб. науч. тр. 16 Всерос. науч. конф. молодых ученых, Декабрь 2022, г. Новосибирск, Россия, - С. 92-96. ISBN 978-5-7782-4864-9

123. Shvetsov D.A., Pavlenko A.N., Brester A.E., Zhukov V.I. Experimental study of heat transfer during boiling in a thin layer of liquid on

surfaces with structured porous coatings // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - Vol. 2119, №. 1. - P. 012082. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2119/1/012082

124. Швецов Д.А., Павленко А.Н., Жуков В. И. Влияние давления на критический тепловой поток при кипении в слоях жидкости на различных капиллярно-пористых покрытиях // Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики: сб. науч. тр. XVII Всероссийской школы-конференции, Март 2023, г. Шерегеш, Россия, - С. 171-176. https://doi.org/10.53954/9785604859773 171