Конвективные течения в процессах нестационарного вскипания теплоносителя в пристенном зернистом слое тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат наук Захаров Николай Сергеевич

• Захаров Николай Сергеевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Захаров Николай Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

От автора

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОБЛЕМЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЗЕРНИСТОМ СЛОЕ

1.1. Современное состояние исследований по вскипанию недогретых жидкостей при нестационарном набросе мощности

1.2. Влияние конвекции на теплообмен в замкнутых объемах, каналах сложной геометрии

1.3. Моделирование процессов нестационарного вскипания жидкостей

1.4. Выводы по обзору литературы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНВЕКТИВНЫХ ТЕЧЕНИЙ В НЕПОДВИЖНОМ ПРИСТЕННОМ ЗЕРНИСТОМ СЛОЕ

2.1 Экспериментальный измерительный комплекс

2.1.1. Описание экспериментального комплекса и методика проведения исследований

2.1.2. Экспериментальный рабочий участок

2.1.3. Выбор материала элементов зернистого слоя и рабочего вещества

2.2. Градиентный датчик теплового потока

2.3. Метрологическая достоверность градиентной теплометрии

2.4. Методика проведения экспериментальных исследований

2.4.1. Основные этапы исследований

2.4.2. Методика измерения полей температур

2.5. Некоторые результаты экспериментального исследования

-

2.5.1. Конвекция в объеме жидкости без частиц

2.5.2. Конвекция в жидкости со сферическими частицами

2.5.3. Иммерсионная жидкость

2.6.Выводы к главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОКОНВЕКТИВНЫХ ТЕЧЕНИЙ В НЕПОДВИЖНОМ ПРИСТЕННОМ ЗЕРНИСТОМ СЛОЕ

3.1. Физическая постановка задачи

3.2. Конвективные течения в пристенном зернистом слое жидкости с цилиндрическими частицами

3.3. Влияние недогрева жидкости на возникновение микроконвекции

3.4. Влияние материала частиц на образование паровой фазы

3.5. Измерение тепловых потоков в процессе нестационарного прогрева пристенного зернистого слоя жидкости

3.6. Выводы к главе

ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ И СОПОСТАВЛЕНИЕ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ

4.1. Физическое моделирование нестационарного теплообмена в ячейке пристенного зернистого слоя

4.2. Математическая постановка задачи

4.3. Анализ влияния теплофизических свойств зернистого слоя на теплообмен в пристенной области

4.4. Результаты моделирования свободной конвекции в ячейке пристенного зернистого слоя жидкости

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

х, у, 2 - координаты по пространству в декартовой системе координат, м; г, ф, 2 - координаты по пространству в цилиндрической системе координат,

соответственно: м, град., м; т - время, с;

-5

р - плотность, кг/м ; Т - температура, К;

д - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

в - коэффициент объемного расширения,1/ К; ^ - коэффициент динамической вязкости, Па-с;

Л

V - коэффициент кинематической вязкости, м/с; с - удельная массовая теплоемкость, Дж/кг •К;

л

а - коэффициент температуропроводности, м/с; X - коэффициент теплопроводности, Вт/м •К; длина волны, м;

л

а - коэффициент теплоотдачи, Вт/м •К; § - толщина, м;

й - диаметр, м; I - длина, м; И - высота, м; 5 - площадь, м2; Я, г - радиус, м; л9 - относительный перегрев, К; В - газовая постоянная, Дж/кг К Р - давление, Па; Q - тепловой поток, Вт;

N - электрическая джоуль-ленцевая мощность, Вт;

Вт

д - плотность теплового потока, —^;

м

Ь - длина оптического хода луча, м;

л

g - ускорение свободного падения, м /с; п0 - показатель преломления; и - скорость, м/с; т - масса, кг;

Индексы:

нед - недогрев;

инд - индукции;

конв - конвекция;

кр - критическое значение;

нач - начальное состояние или параметр;

окр - параметр относящийся к окружающей среде;

ч - частицы;

ст - стенка;

f , ж - жидкость;

w, пов - поверхность;

б - параметры на линии насыщения;

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Зернистые среды, обладающие развитой межфазной поверхностью контакта, применяются в различных аппаратах энергетики, нефте- и газодобыче, микрореакторах химической и биотехнологической промышленности. Примером использования зернистых сред являются аппараты промышленной фильтрации, каталитические реакторы, промышленные установки в нефтяной технике, а также различные насадочные колонны, заполненные измельченным твердым материалом или частицами специальной формы. Применительно к ядерной энергетике прорабатываются варианты конструктивных решений и схем использования шаровых микротвэлов в водоохлаждаемых реакторах, в том числе реакторах прямоточного типа [104,105,107]. Применение в качестве топлива сферических микротвэлов позволяет увеличить теплонапряженность зернистой активной зоны реакторов в 2-3 раза.

Режимы работы энергетических аппаратов с зернистыми средами могут сопровождаться нестационарными теплогидравлическими процессами, возникновением различного рода волн давления, пульсациями и акустическими эффектами. Аналогичные явления анализируются, например, в случае возможных аварийных ситуаций на АЭС, которые сопровождаются увеличением мощности активной зоны, повышением давления в реакторе и т.д., что не допустимо. В таких условиях одной из основных задач, возникающих при использовании технологического оборудования с зернистым слоем, насадками или насыпными вставками является недостаточная изученность физики таких происходящих нестационарных процессов. Наиболее полное представление закономерностей фазовых превращений, гидродинамики и тепломассопереноса при импульсном тепловыделении в зернистых средах относится к числу сложных и актуальных проблем теплофизики.

В определенных условиях зернистый слой может оказывать значительное интенсифицирующее или снижающее влияние на теплообмен, а также формировать различные гидродинамические или волновые эффекты [90,92-95], что является важным с практической точки зрения и требует более детального их изучения. В частности, изучение вскипания недогретой жидкости при импульсном тепловыделении в стенке в присутствии пристенного неподвижного зернистого слоя, а также анализ влияния различных факторов на протекающие при этом теплогидравлические процессы являются важными научными и прикладными задачами. В таких условиях одним из важных факторов является необходимость учета свободной конвекции в процессе прогрева пристенного слоя жидкости, включая условия образования первых паровых пузырьков. Как показано в [95,126,127] при определенных соотношениях скорости разогрева поверхности, размерах частиц и материала засыпки конвекция может существенно влиять как на общую динамику теплообмена, так и на механизмы парообразования в частности.

Таким образом, выше сказанное подтверждает актуальность проведения исследований процессов гидродинамики и теплообмена при фазовых превращениях в пристенном зернистом слое в условиях импульсного тепловыделения в стенке.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Конвективные течения в процессах нестационарного вскипания теплоносителя в пристенном зернистом слое»

Цель работы

Экспериментальное исследование закономерностей возникновения конвективных течений и их влияния на образование паровой фазы при нестационарном нагреве жидкости в неподвижном пристенном зернистом слое.

Основные задачи исследования

1. Разработка и создание экспериментальных установок для изучения конвективных течений в пристенном зернистом слое жидкости;

2. Изучение и реализация оптических и томографических методов для исследования микроструктуры потоков в зернистом слое;

3. Проведение экспериментального исследования возникновения конвекции в ячейке сложной геометрической формы, образованной из частиц зернистого слоя, в зависимости от их геометрии, теплофизических свойств частиц и жидкостей, начального недогрева и мощности тепловыделения в нагревателе;

4. На основе полученных экспериментальных данных развить имеющийся программный комплекс, позволяющий моделировать нестационарные теплогидравлические процессы при вскипании недогретых жидкостей в пристенном зернистом слое.

Научная новизна диссертации

1. Создан уникальный измерительный комплекс, включающий голографическую интерферометрию и оптическую иммерсионную томографию, позволяющий в режиме реального времени фиксировать распределение полей температур как в жидкости, так и в элементах зернистого слоя;

2. Впервые получены экспериментальные данные по возникновению и динамике развития свободной микроконвекции в жидкостях в пристенном неподвижном зернистом слое. Изучено влияние геометрии частиц, их теплофизических свойств, а также свойств жидкостей на этот процесс. Определены характерные времена возникновения микроконвекции в зависимости от мощности тепловыделения в нагревателе. Установлено, что закономерности возникновения микроконвекции существенно влияют на условия зарождения парового пузыря.

3. Впервые получены экспериментальные данные значений тепловых потоков начала возникновения микроконвекции с использованием теплового градиентного датчика.

4. На основе экспериментальных данных модернизирован программный комплекс, позволяющий проводить моделирование нестационарных теплогидравлических процессов при вскипании недогретых жидкостей с учетом конвективного механизма переноса теплоты при наличии частиц неподвижного зернистого слоя с различными теплофизическими свойствами.

Практическая значимость работы

1. Разработан и создан экспериментальный измерительный комплекс для изучения свободно-конвективных течений в жидкости в присутствии неподвижного пристенного зернистого слоя. Создан оригинальный рабочий участок, включающий градиентный датчик теплового потока.

2. Практическая ценность полученных экспериментальных данных возникновения режима конвективного теплообмена, и определения условий зарождения паровой фазы в ячейке сложной геометрической формы состоит в развитии программного комплекса, позволяющего проводить расчеты нестационарных теплогидравлических процессов при вскипании теплоносителей в установках и аппаратах с пристенным неподвижным зернистым слоем (химические и микрокаталитические реакторы).

3. На основе разработанного измерительного комплекса создан учебно-лабораторный стенд для изучения теплогидравлических процессов (в том числе и процессов массопереноса) в многофазных средах применительно к аппаратам энергетики, нефтехимии, микрокаталитическим и ядерным реакторам микротвэльного типа по курсам «Теплопередача», «Теплофизика» и «Теоретические основы теплотехники»;

Методы исследования и достоверность полученных результатов

Достоверность полученных результатов обеспечивалась комплексным применением современных теплометрических, оптических, а также регистрирующих методик, основанных на скоростной видеофиксации изучаемых процессов. Надежность опытных данных подтверждается

воспроизводимостью результатов, постановками специальных тестовых экспериментов, оценками величин ошибок измерений, детальной проработкой методических вопросов, связанных с применением градиентного датчика теплового потока в условиях проводимых экспериментов, а также численными расчетами. Основные результаты расчетов подтверждаются целенаправленными экспериментальными исследования.

Положения, выносимые на защиту

1. Разработка экспериментальных методик и измерительного комплекса для исследования конвективных течений в задаче вскипания теплоносителя при импульсном тепловыделении в стенке в присутствии пристенного зернистого слоя жидкости.

2. Результаты экспериментальных исследований регистрации и измерения полей температур как в жидкости, так и в частицах различной конфигурации, моделирующих неподвижный пристенный зернистый слой.

3. Результаты экспериментальных исследований возникновения конвективных течений в ячейке сложной геометрии в зависимости от влияния теплофизических свойств жидкостей, частиц зернистого слоя, начального недогрева жидкостей, а также мощности тепловыделения в нагревателе.

4. Результаты экспериментальных исследований влияния особенностей возникновения микроконвекции на условия зарождения парового пузыря.

5. Результаты численного расчета полей температур и плотности теплового потока в задаче вскипания недогретой жидкости при нестационарном нагреве пристенного зернистого слоя жидкости.

Личный вклад автора состоит в разработке и создании экспериментальных стендов, выполнении тестовых опытов и основной программы экспериментов по изучению возникновения и развития свободной конвекции в модельной ячейке неподвижного пристенного

зернистого слоя, визуализации микроконвективных течений и распределения полей температур как в жидкости, так и в элементах зернистого слоя. Автор принимал непосредственное участие в обработке опытных данных, в обсуждении и проведении анализа результатов экспериментов, в разработке рекомендаций для развития имеющейся математической модели и проведении численных расчетов, написании статей и выступлении на конференциях. Часть опытов и расчетов выполнены совместно с членами исследовательской группы на кафедре «Термодинамика и неравновесные процессы переноса» ФГБОУ ВО «МПУ», а также со специалистами других подразделений университета и организаций, чье участие отмечено в тексте диссертации.

Апробация работы

Работа выполнена на кафедре «Термодинамика и неравновесные процессы переноса» Московского политехнического университета. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 2-ой Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Инновационные разработки в области техники и физики низких температур» (г. Москва, 2011г.); XIX Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (г. Орехово-Зуево, 2013г.); 26-ой Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г. Н.Новгород, 2013г.); 11-ой Международной конференции «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (г. Алушта, Крым, 2013г.); 3-ей Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Инновационные разработки в области техники и физики низких температур» (г. Москва, 2013г.); 27-ой Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г.Тамбов, 2014г.); 15-ой Международной конференции по теплообмену (г. Киото,

Япония, 2014г.); 6-ой Российской национальной конференции по теплообмену (г. Москва, 2014г.); XX Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (г.Звенигород, 2015г.); Четвертой Всероссийской студенческой научно-технической конференции «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (г.Казань, 2015г.); 29-ой Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г.Санкт-Петербург, 2016г.); XV Минском международном форуме по тепломассообмену (г.Минск, Беларусь, 2016г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 18 научных работ, из них 4 статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК, в том числе 3 в журналах, цитируемых в международных базах данных Web of Science и Scopus, а также 14 в других научно-технических журналах, сборниках трудов и тезисах международных и российских конференций.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 59 иллюстраций и 5 таблиц. Для формул, рисунков и таблиц принята единая нумерация по главам. Список литературы состоит из 183 наименований.

В первой главе приводится обзор литературных источников, посвященных изучению гидродинамики и теплообмена при вскипании жидкостей в нестационарных условиях. Первая часть посвящена краткому рассмотрению фундаментальных работ, направленных на изучение процессов кипения и вскипания жидкостей на различных поверхностях, в микроканалах и зернистых средах. Во второй части проанализированы прикладные и модельные экспериментальные работы, посвященные

изучению образования конвективных течений в замкнутых объемах, каналах сложной геометрии. В третьей части проведен анализ публикаций, касающихся математического моделирования теплогидравлических процессов при кипении и вскипании жидкостей в пористых средах.

Во второй главе представлено описание экспериментальной оптической установки и методики исследования возникновения свободной конвекции в модели пристенного зернистого слоя жидкости. С помощью скоростной видеосъемки получены характерные стадии тепловых процессов. Приведены некоторые экспериментальные результаты возникновения свободной конвекции в чистых жидкостях, в жидкостях со сферическими частицами, в том числе с применением оптического метода иммерсионной томографии.

В третьей главе приведены основные экспериментальные результаты по возникновению и динамике развития микроконвективных течений, в пристенной ячейке зернистого слоя жидкости, образованной из частиц цилиндрической формы диаметром d=5 мм. Выявлены особенности возникновения микроконвекции влияющие на условия образования первых паровых пузырей. Приведены результаты экспериментов по предельным тепловым потокам, соответствующие моментам возникновения микроконвекции для различных сочетаний теплофизических свойств жидкостей и частиц зернистого слоя. Получены количественные значения времени начала возникновения микроконвекции в зависимости от начального недогрева жидкости, а также мощности тепловыделения в нагревателе.

В четвертой главе на основе экспериментальных результатов исследований и физического представления об изученных процессах модернизирована математическая модель начальной стадии нестационарного вскипания жидкости с учетом возникновения и развития микроконвективных течений в пристенном зернистом слое. Приведены результаты численного моделирования процесса.

В заключении диссертационной работы изложены полученные

теоретические и экспериментальные результаты, основные выводы работы.

- 13 -

От автора

Автор выражает огромную благодарность научному руководителю д.т.н., чл.-корр. РАН Б.Г. Покусаеву, благодаря которому были получены бесценный опыт, знания и навыки в ведении научной деятельности, а также приобретены качества, необходимые для формирования личности современного молодого ученого.

Глубокую благодарность автор выражает д.т.н., проф. С.З. Сапожникову в проведении подробных консультаций по вопросам градиентной теплометрии и предоставлении возможности тестирования датчика теплового потока.

Отдельная благодарность к.т.н., доц. кафедры «Электроэнергетика и электротехника» С.П. Карлову за участие, научные обсуждения и консультации в освоении оптических методик, а также к.т.н., доц. кафедры «Термодинамика и неравновесные процессы переноса» Д.А. Некрасову в вопросах теоретической и экспериментальной постановки тепловых задач.

Автор выражает глубокую признательность всем сотрудникам «Московского политехнического университета», чьё участие оказало плодотворное влияние на работу. Особая благодарность коллегам, друзьям и родственникам за содействие и многогранную поддержку в написании данной работы.

Николай Захаров, 2017.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОБЛЕМЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В ЗЕРНИСТОМ СЛОЕ

Теоретические и экспериментальные исследования

тепломассообменных процессов в зернистых средах и засыпках являются актуальными ввиду широкого масштаба реализации таких систем во многих технологических процессах промышленного оборудования. На сегодняшний день имеется значительное количество работ, посвященных вопросам гидродинамики и теплообмена в двухфазных системах. При этом вопросы, связанные с изучением и диагностикой трехфазных систем, особенно в нестационарных условиях, остаются слабоизученными ввиду сложности и многофакторности протекающих процессов. В устройствах с зернистым слоем реализуются различные сложные режимы движения потоков, а элементы зернистого слоя могут быть как неподвижными, так и перемещаться вместе с газо-парожидкостным потоком, что существенно усложняет диагностику таких систем. Также имеется недостаток данных, касающийся закономерностей процессов теплообмена в зернистых засыпках, особенно в нестационарных и переходных процессах в каналах сложной геометрии. Одной из таких нерешенных проблем является задача о вскипании недогретой жидкости в пристенном слое с засыпкой из твердых частиц при импульсном тепловыделении в стенке.

В теплообменных аппаратах с неподвижной зернистой засыпкой в области нагреваемой стенки, а также в местах контакта частиц и разделительных перегородок, могут образовываться застойные зоны, где прилегающий пристенный слой теплоносителя остается неподвижным. Продолжение нагрева такого зернистого слоя в течение определённого времени может привести к нарушению режима работы аппарата, сопровождаясь при этом нестационарными теплогидравлическими процессами, такими как снижение теплосъема, вследствие уменьшения

расхода теплоносителя, неравномерный нагрев поверхностей оборудования, вскипание теплоносителя с возникновением различного рода волн давления, пульсаций и акустических эффектов. В таких условиях, при сравнительно небольших скоростях разогрева поверхности, необходимо учитывать теплообмен свободной конвекции, возникающей в пристенном зернистом слое и влияющей на условия образования первых паровых пузырьков.

Целью настоящей работы является экспериментальное изучение процесса возникновения конвекции и ее влияния на условия зарождения паровой фазы в задаче нестационарного прогрева пристенного слоя жидкости в системе нагреватель-жидкость-элементы засыпки. Поэтому далее будут рассмотрены работы, главным образом, касающиеся нестационарных теплогидравлических процессов в такого рода системах. Для удобства, анализ работ условно разделен на три части: в первой - рассматриваются работы, касающиеся изучения вскипания и кипения жидкостей на поверхности нагрева, в том числе анализ влияния на эти процессы зернистых и пористых сред; во второй части - работы, посвященные возникновению свободной конвекции в каналах сложной геометрии и замкнутых объемах; и в третьей части - изложен краткий анализ работ по моделированию нестационарных процессов при кипении и вскипании жидкостей на различных поверхностях.

1.1. Современное состояние исследований по вскипанию

недогретых жидкостей при нестационарном набросе мощности

Одним из вариантов повышения эффективности и компактности теплообменных аппаратов является интенсификация процесса теплообмена. Наиболее эффективным способом отвода тепла в энергонапряженных элементах различных теплообменников являются режимы, в которых реализуются процессы испарения и кипения.

В настоящее время в литературе накоплено значительное число работ, посвященных изучению путей и способов повышения интенсификации этих процессов. Классические работы, посвященные основным принципам механики двухфазных сред и процессам парообразования, представлены в известных монографиях [1-7]. Однако, несмотря на обширную библиографию начиная с 40-х годов прошлого века, многие физические аспекты этого сложного процесса, особенно в нестационарных условиях, требуют новых исследований.

В работе [8] представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований интенсификации тепло- и массообмена в одно- и двухфазных средах, сепарации гетерогенных систем, которые направлены на повышение безопасности и эффективности энергетических установок, разработку математических моделей процессов и инженерных методов их расчета. Продолжением этих исследований является работа [9], в которой рассмотрены экспериментальные результаты по интенсификации тепло- и массообмена на макро-, микро- и наномасштабах в одно и двухфазных средах, показано влияние поверхности рельефа на теплообмен при кипении на сфере, а также представлены данные по влиянию закрученной ленты на критическую тепловую нагрузку.

Большой вклад в понимание физических механизмов вихревой интенсификации теплообмена на поверхностях с организованными лунками и впадинами различной геометрии внесли авторы [10-14]. В работах показано, что по сравнению с периодическими поверхностными выступами использование таких поверхностей сопровождается турбулентным конвективным теплообменом и приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи при низких гидравлических потерях. В [15-17] приведен цикл экспериментальных работ по вихревой динамике и теплообмену на луночных рельефах, выполнено сравнение лунок и траншей, показано, что овальные лунки гораздо предпочтительнее сферических аналогов.

Одними из последних, являются экспериментальные работы [18-20], в которых исследованы механизмы быстропротекающих процессов при кипении воды, недогретой до температуры насыщения. Здесь показано влияние режимных параметров (плотности теплового потока и недогрева до температуры насыщения) на характеристики образующейся паровоздушно-водяной смеси. В [21,22] уделено внимание микропузырьковому кипению, реализуемому при высоких тепловых потоках в условиях вынужденного течения недогретой жидкости. Показано, что наблюдавшаяся эмиссия микропузырьков обусловлена воздушными пузырями, поступившими в паровой пузырь с испаряющейся водой и сохранившимися после конденсации парового пузыря.

Экспериментальные исследования [23-26] внесли понимание об

особенностях кипения и развития кризисных явлений в стекающих пленках

недогретой жидкости при нестационарном тепловыделении. Авторами

выявлены различные режимы развития кризисных явлений в стекающих

пленках, построены кривые зависимости кипения. Обнаружено, что при

росте и конденсации паровых пузырей на свободной поверхности пленки

жидкости возникают концентрические волны, которые могут приводить к

увеличению интенсивности теплообмена в переходных режимах, а частота

зародышеобразования при кипении в пленке жидкости существенным

образом зависит от плотности теплового потока и не зависит от степени

недогрева жидкости. Важнейшим выводом проведенных исследований

является то, что развитие кризисных явлений в режимах неразвитого

пузырькового кипения в стекающих пленках определяется закономерностями

возникновения сухих пятен, характерных для режимов распада остаточного

слоя интенсивно испаряющейся волновой пленки жидкости. Продолжением

работ этих авторов является исследование динамики распространения

самоподдерживающихся фронтов испарения в различных жидкостях, широко

используемых в различном теплообменном оборудовании, которые имеют

место в переходных процессах и кризисных явлениях при нестационарном

- 18 -

тепловыделении [27, 28]. Получены данные по скорости распространения, структуре и другим локальным характеристикам развития самоподдерживающихся фронтов испарения при различных температурных напорах.

Важные фундаментальные и прикладные исследования были выполнены как отечественными [29-33], так и зарубежными авторами [34-36] для режимов кипения жидкости, движущейся в мини и микроканалах теплообменного оборудования. Экспериментально изучены закономерности образования метастабильных состояний и их распада при импульсном нагреве жидкости, динамика фазового взрыва, режимы течения и теплоотдача при кипении в микроканалах [29-32]. Установленные в работах закономерности пузырькового распада при различных временах перевода жидкости в метастабильное состояние и изучение фазовых превращений во взрывающихся проводниках позволили выработать общий подход к описанию явлений с различными характерными временами перевода в метастабильное состояние. Приложением этих исследований является создание интегральных однокристальных микросхем, микроэлектронно-механических систем (МЭМС), основанных на неравновесных процессах в метастабильной жидкости, в том числе на управляемом распаде жидкости [37-39]. Применением таких перспективных «микротехнологий» являются активные двухфазные микроохладители (рис.1.1), используемые для

Рис.1.1. Активный двухфазный Рис.1.2. Схема микроканального микроохладитель на основе топливного процессора для

микроканалов [38] получения синтез-газа [38]

поддержания рабочих температур теплонапряженных элементов микроэлектроники, лазерных зеркал и компьютерных процессоров.

На основе микрожидкостных систем, такие технологии позволяют отводить экстремально большие тепловые потоки, вызывающие кипение жидкости в ограниченном объеме, сопровождающиеся, в том числе, конвективными течениями. Другим направлением применения микрожидкостных систем являются компактные химические реакторы (рис.1.2). Примером таких установок могут служить компактные газожидкостные реакторы с прецизионными устройствами ввода реагирующих компонент, а также высокотемпературные реакторы с тонкопленочным катализатором, в том числе для получения водорода и его комплексного использования в топливных элементах [38]. Однако, как указывают авторы, несмотря на значительное число работ, выполненных в этой области, данные исследований достаточно противоречивы и нуждаются в дополнительных как теоретических, так и экспериментальных исследованиях. Реализация таких устройств требует новых методов расчета гидродинамики и процессов переноса, сопровождающиеся фазовыми превращениями и химическими реакциями, протекающими в микрообъемах микрожидкостных систем [40]. Так, например, в работах [41-44] представлены экспериментальные результаты исследования, посвященные развитию теории неравновесных фазовых превращений. Авторами получены подробные данные по изучению процессов динамики распада жидкости при больших удельных энергетических воздействиях применительно к решению проблем безопасности при транспортировке и хранении сжиженных газов.

Еще одним из способов интенсификации передачи тепла

применительно к электронике, системам кондиционирования воздуха и

тепловым трубам микроканальных теплообменников является применение

модифицированных поверхностей с рельефом из микро- и наночастиц,

состоящие из искусственных центров кипения и микрорезонаторов. Такие

поверхности позволяют значительно повысить коэффициент теплоотдачи для

- 20 -

отвода больших удельных тепловых потоков от стенки к жидкости [9, 33, 4548]. Авторами было проведено исследование кипения при естественной циркуляции в трубе с рельефом из наночастиц SiC с добавлением полимерного слоя, в результате чего на поверхности происходит увеличение краевого угла смачивания, уменьшается температурный напор начала кипения, а наибольший эффект интенсификации теплообмена достигается при низких температурных напорах и давлениях.

Большое значение для работы теплообменного оборудования в

условиях импульсного выделения плотности теплового потока является

важным предотвращение разрушения поверхностей нагрева, связанного с

достижением критической тепловой нагрузки при вскипании жидкостей.

Современные представления о природе кризиса кипения были заложены в

известных работах авторов [49-55]. Однако проблема кризиса кипения по-

прежнему остается актуальной в условиях нестационарных тепловыделений

на поверхности нагрева. Известно [56-59], что при нестационарном

тепловыделении кризис кипения в некоторых жидкостях (жидкий азот,

фреоны и т.д.) может происходить при тепловом потоке, существенно

меньшем, чем величина первого критического теплового потока дкр1.

Значение нестационарного критического теплового потока зависит от рода

жидкости, приведенного давления, недогрева до температуры насыщения,

темпа нарастания тепловой нагрузки и целого ряда других факторов. Двумя

предельными случаями изменения q(x) [60] являются случаи ступенчатого

увеличения мощности (dq/di ^œ) и квазистационарного подвода теплоты

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Захаров Николай Сергеевич, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Скрипов В.П. Метастабильные жидкости. - М.: Наука, 1972. - 312 с.

2. Несис Е.И. Кипение жидкости. - М.: Наука, 1973. - 280 с.

3. Григорьев В.А., Павлов Ю.М., Аметистов Е.В Кипение криогенных жидкостей. - М.: Энергия, 1977. - 288 с.

4. Кутателадзе C.C. Основы теории теплообмена. 5-е изд., перераб. и доп. -М.: Атомиздат, 1979. - 416 с.

5. Присняков В.Ф. Кипение. - Киев: Наукова думка, 1988. - 240 с.

6. Кутепов A.M., Стерман Л.С., Стюшин Н.Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. - М.: Высшая школа, 1986. - 392 с.

7. Лабунцов Д.А., В.В. Ягов Механика двухфазных систем. - М.: Изд. МЭИ, 2000. - 374 с.

8. Дзюбенко Б.В., Кузма-Кичта Ю.А., Кутепов А.М. Интенсификация тепло- и массообмена в энергетике. - М.: Изд-во ФГУП «ЦНИИАТОМИНФОРМ», 2003. - 232 с.

9. Дзюбенко Б.В., Кузма-Кичта Ю.А., Леонтьев А.И., Федик И.И., Холпанов Л.П. Интенсификация тепло- и массообмена на макро-, микро-и наномасштабах. - М.: ФГУП «ЦНИИАТОМИНФОРМ», 2008. - 532 с.

10. Mytyakov V.Yu, Mytyakov A.V., Sapozhnikov S.Z., Isaev S.A. Local heat fluxes on the surfaces of dimples, ditches, and cavities // Thermal Engineering. - 2007. - Vol. 54. - No. 3. - P. 200-203.

11. Isaev S.A., Leontiev A.I. Problems of simulating tornado-like heat transfer in turbulent flow past a dimpled relief on a narrow channel wall // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2010. - Vol. 83. - No. 4. - Р. 783-793.

12. Исаев С.А., Леонтьев А.И., Гульцова М.Е., Чудновский Я.П. Численное моделирование смерчевой интенсификации теплообмена в узком канале с овальными лунками на нагретой стенке при прокачке воды //

Современная наука. Исследования, идеи, результаты, технологии. -2013. - №1(12). - С. 410-419.

13. Исаев С.А., Леонтьев А.И., Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Баранов П.А. Численное моделирование интенсификации теплообмена при движении воды в узком канале с цилиндрическими лунками на нагретой стенке // Тепловые процессы в технике. - 2013. - № 12. - С. 542-551.

14. Исаев С.А., Леонтьев А.И. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена при турбулентном обтекании сферической лунки на стенке узкого канала // ТВТ. - 2003. - Т. 41. -№ 5. - С. 755-770.

15. Baranov P.A., Isaev S.A., Leontiev A.I., Mytyakov A.V., Mytyakov V.Yu, Sapozhnikov S.Z. Experimental and numerical modeling of vortex heat transfer in turbulent flow past spherical dimple on a plane // Thermophysics and aeromechanics. - 2002. - Vol. 9. - No.4. - P. 497-508.

16. Isaev S.A., Leontiev A.I., Zhukova Yu.V., Baranov P.A., Gotovskii M.A., Usachov A.E. Numerical simulation of vortex heat transfer enhancement in transformer oil flow in a channel with one-row spherical dimples // Heat Transfer Research. - 2011. - Vol. 42. - No. 4. - P. 613-628.

17. Isaev S.A., Leontiev A.I., Kiknadze G.I., Kudryavtsev N.A., Gachechiladzec I.A. Comparative analysis of the vortex heat exchange in turbulent flows around a spherical hole and a two-dimensional trench on a plane wall // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2005. - Vol. 78. - No. 4. - P. 749-761.

18. Жилин В.Г., Зейгарник Ю.А., Ивочкин Ю.П., Оксман А.А., Белов К.И. Экспериментальное исследование характеристик взрывного вскипания недогретой воды на горячей поверхности при смене режимов кипения // ТВТ. - 2009. - Т. 47. - № 6. - С. 891-898.

19. Зейгарник Ю.А., К.А. Холпанов, Шехтер Ю.Л. Поведение воздушных пузырей при кипении воды недогретой до температуры насыщения //

ТВТ. - 2012. - Т. 50. - № 3. - С.436-441.

- 134 -

20. Агальцов А.М., Вавилов С.Н., Зейгарник Ю.А., Ковалев С.А. Исследование быстропротекающих процессов при кипении недогретой воды // Вестник Московского Энергетического института. - 2013. - № 4. - С.59-63.

21. Зейгарник Ю.А., Ходаков К.А., Низовский В.Л., Шехтер Ю.Л. Микропузырьковое кипение: механизм процесса, задачи и методы исследований // ТВТ. - 2009. - Т. 47. - № 7. - С .707-711.

22. Зейгарник Ю.А., Платонов Д.Н., Ходаков К.А., Шехтер Ю.Л. О природе эмиссии микропузырей при кипении недогретой воды // ТВТ. - 2012. -Т. 50. - № 1. - С .83-88.

23. Павленко А.Н.. Суртаев А.С., Цой А.Н., Сердюков В.С. Исследование повторного смачивания перегретых поверхностей стекающими пленками жидкости. - М.: РНКТ-6, Докл. Всерос. конф., 2014. - Т. 2. -72 с.

24. Surtaev A.S., Pavlenko A.N., Tsoi A.N. Development of heat transfer at boiling and crisis phenomena in falling liquid film at stepwise heat generation // Proc. Of ExHFT-8. - Lisbon, Portugal, 2013. - 8 p.

25. Pavlenko A.N, Surtaev A.S. Development of crisis phenomena in falling wavy liquids films at nonstationary heat release // Microgravity Science and Technology. - 2010. - V. 22. - Iss. 2. - P. 215-221.

26. Чернявский А.Н., Павленко А.Н. Определение времени ожидания вскипания в стекающих пленках жидкости при нестационарном тепловыделении // Вестник НГУ: Физика. - 2013. - Т. 8. - № 3. C. 71-81.

27. Pavlenko A.N., E.A. Tairov, V.E. Zhukov, Levin A.A., Tsoi A.N. Investigation of transient processes at liquid boiling under nonstationary heat generation conditions // Journal of Engineering Thermophysics. - 2011. -Vol. 20. - No. 4. - Р. 380-406.

28. Pavlenko A.N., Tairov E.A., Zhukov V.E., Levin A.A., Moiseev M.I.

Dynamics of transient processes at liquid boiling-up in the conditions of free

convection and forced flow in a channel under nonstationary heat release //

- 135 -

Journal of Engineering Thermophysics. - 2014. - Vol. 23. - No. 3. - Р. 173193.

29. Кузнецов В.В., Козулин И.А. Экспериментальное исследование динамики распада метастабильного состояния жидкости при сбросе давления // Тепловые процессы в технике. - 2014. - № 3. - С.115-121.

30. Kuznetsov V.V., Shamirzaev A.S. Flow boiling heat transfer of water in microchannel heat sink // Journal of Engineering Thermophysics. - 2012. -Vol. 21. - No. 1. - P. 28-35.

31. Козулин И.А., Кузнецов В.В., Орешкин В.И., Ратахин Н.А., Русских А.Г. Экспериментальное исследование динамики распада вещества при импульсном нагреве жидкости и электрическом взрыве проводников // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2013. - Т. 5. - № 1. - С. 172-177.

32. Kuznetsov V.V., Oreshkin V.I., Zhigalin A.S., Kozulin I.A., Chaikovsky S.A., Rousskikh A.G. Metastable states and their disintegration at pulse liquid heating and electrical explosion of conductors // Journal of Engineering Thermophysics. - 2011. - Vol. 20. - No. 3. - P. 240-248.

33. Щелчков А.В., Каськов С.И., Зубков Н.Н., Попов И.А. Интенсификация теплоотдачи и критические тепловые потоки при кипении различных жидкостей на микроструктурированных поверхностях в условиях свободной конвекции // РНКТ-6 Тез. докл. Всерос. конф. - Москва, 2014. -Т. 2, - С. 78-79.

34. Yarin L.P., Mosyak A., Hetstroni G. Fluid Flow Heat Transfer and Boiling in Micro-Channels // Heat and Mass Transfer. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2009. - P.486. - ISSN 1860-4846.

35. Xiaofeng Peng. Micro Transport Phenomena During Boiling // Tsinghua University Press, Beijing and Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010. -P.255.

36. Kandlikar S.G. Similarities and differences between flow boiling in microchannels and pool boiling // Heat Transfer Eng. - 2010. - Vol. 31. - No. 3. - P. 159-167.

37. Вернер В.Д., Иванов А.А., Коломенская Н.Г., Лучинин В.В., Мальцев П.П., Попова И.В. Изделия микросистемной техники - основные понятия и термины // Нано- и микросистемная техника. - 2007. - № 12. -С. 2-5.

38. Кузнецов В.В. Двухфазные микрожидкостные системы: теплофизи-ческие основы и инженерные концепции // Интерэкспо Гео-Сибирь. -2016. -Т. 5. -№ 1. -С. 84-92.

39. http://www.mems.ru (дата обращения 14.10.2016).

40. Bertsch S.S., Groll E.A., Garimella S.V. Composite heat transfer correlation for saturated flow boiling in small channels // Int. J. Heat Mass Transfer. -2009. -Vol. 52. - P. 2110-2118.

41. Nakoryakov V.E., Misyura S.Y. The features of self-preservation for hydrate systems with methane // Chemical engineering science. - 2013. - Vol. 104. -P. 1-9.

42. Накоряков В.Е., Цой А.Н., Мезенцев И.В., Мелешкин А.В. Получение газогидратов при помощи ударно-волнового метода // Современная наука: Исследования, идеи, результаты, технологии. - 2013. - № 2. - С. 82-85.

43. Павлов П.А., Виноградов В.Е. Флуктуационное возникновение пузырьков в условиях быстрого падения давления в жидкости // Теплофизика и аэромеханика. - 2015. - Т. 22. - № 4. - С. 459-470.

44. Pavlov P.A. Evaporation of a highly superheated liquid // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2015. - Vol. 88. - P. 203-209.

45. T.Nomura, M.Shustov, K.Suzuki, C.Hong, Yu.Kuzma-Kichta, «Subcooled Flow Boiling In Mini And Micro Channel. Contribution Towards High Heat Flux Cooling Technology For Electronics». Proceedings of InterPACK'09 July 19- 23, San Francisco, CA/USA. 2009.

46. Кузма-Кичта Ю.А., Леонтьев А.И., Жуков В.М., Лавриков А.В., Шустов М.В., Чурсин П.С. Исследование кипения на поверхности с рельефом из

наночастиц // РНКТ-6 Тез. докл. Всерос. конф. - Москва, 2014. - Т.2. -С. 57-59.

47. Kuzma-Kichta Yu.A., Lavrikov A.V., Shustov M.V., Chursin P.S., Chistyakova A.V., Zvonarev Yu.A., Zhukov V.M., Vasileva L.T. Studing heat transfer enhancement for water boiling on a surface with micro- and nanorelief // Thermal Engineering. - Vol. 61. - No. 3. - P. 210-213.

48. Afonin S.Yu., Kuzma-Kichta Yu.A. A study of boiling on surfaces containing single artificial microcavities // Thermal Engineering. - Vol. 57. - No. 3. - P. 257-261.

49. Кутателадзе С.С. Гидродинамическая модель кризиса теплообмена в кипящей жидкости при свободной конвекции // Журнал технической физики. - 1950. - Т. 20. - № 11. - С.1389-1392.

50. Zuber N. Hydrodynamic aspects of boiling heat transfer // AEC Report, AECU-4439, Los Angeles, 1959.

51. Lurie H., Johnson H.A. Transient pool boiling of water on a vertical surface with a step in heat generation // J. Heat Transfer. - 1962. - Vol. 84. - No. 3. -P. 217-224.

52. Боришанский В.М., Фокин Б.С. Ухудшение температурного режима при внезапном увеличении тепловой нагрузки поверхности нагрева, расположенной в большом объеме жидкости // Труды ЦКТИ. - 1965. -Вып. 58. - С. 58-63.

53. Kawamura H., Tachibana R. and Akiyama M. Heat transfer and DNB heat flux in transient boiling // 4th Int. Heat Transfer Conf., Paris - Versailles, 1970. - Vol. 5. - B3.3.

54. Johnson H.A. Transient boiling heat transfer to water // Int. J. Heat and Mass Transfer. - 1971. - Vol. 14. - P. 67-82.

55. Толубинский В.И., Островский Ю.Н., Писарев В.Е. Нестационарный кризис кипения при различных начальных тепловыделениях и теплоемкостях нагревателя // Теплофизика и теплотехника. - 1975. -Вып. 29. - С. 3-5.

56. Толубинский В.И., Островский Ю.Н., Писарев В.Е. Температурный режим поверхности нагрева при кипении в условиях резкого повышения мощности // Теплофизика и теплотехника. - 1976. - Вып. 30. - С. 82-86.

57. Режимы ухудшенного теплообмена ударно-нагреваемого проводника в большом объеме жидкого азота. Б.В. Артемьев, М.Н. Ивановский, Л.А. Литвинова, И.П. Свириденко // Теплофизика высоких температур. -1979. - Т. 17. - № 16. - С. 1259-1264.

58. Павленко А.Н. Кризис теплоотдачи при нестационарном тепловыделении и динамика смены режимов кипения в большом объеме криогенной жидкости: Дис. канд. физ.-мат. наук // Сибирское отделение АН СССР, Институт теплофизики. - Новосибирск. - 1990. - 215 с.

59. Deev V.I., Kharitonov V.S., Kutsenko K.V., Lavrukhin A.A. Transient boiling crisis of cryogenic liquids // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2004. - Vol. 47/25. - P. 5477-5482.

60. Деев В.И., Делов М.И., Куценко К.В., Лаврухин А.А. Влияние темпа нарастания тепловыделения в нагревателе на нестационарный критический тепловой поток // РНКТ-6. Докл. Всерос. конф. - Москва. 2014. -Т. 2. - С. 27-28.

61. Гогони И.И. Зависимость критического теплового потока при кипении от физических свойств теплоносителя // Теплофизика и аэромеханика. -2009. - Т.16. - №1. - С.115-122.

62. Гогонин И.И. Зависимость критического теплового потока при кипении от параметров теплоотдающей стенки // РНКТ-5 Тез. докл. Всерос. конф. - Москва, 2010. -Т.4, - С. 65-67.

63. Гогонин И.И. Зависимость теплообмена при кипении от свойств и геометрических параметров теплоотдающей стенки // ТВТ. - 2006. - Т. 44. - № 6. - С. 918-925.

64. Avksentyuk B.P., Ovchinnikov V.V. A study of evaporation structure at high superheatings // Russian J. Engng Thermophys. - 1993. - Vol. 3. - No. 1. - P. 21-39.

65. Авксентюк Б.П., Овчинников В.В. Исследование третьего кризиса теплоотдачи на вертикальной поверхности // Теплофизика и аэромеханика. - 2012. - Т. 19. - № 2. - С. 135-142.

66. Avksentyuk B.P., Ovchinnikov V.V. Explosive boiling and transient regimes // J. Engng Thermophys. - 2003. - Vol. 12. - No. 2. - P. 99-130.

67. Жуков В.Е., Павленко А.Н., Суртаев А.С., Моисеев М.И. Динамика вскипания и кризисные явления при ступенчатом тепловыделении в условиях свободной конвекции во фреоне-21 // РНКТ-5 Докл. Всерос. конф. - Москва. - 2010. - Т.4. - С. 84-87.

68. Pavlenko A.N., Chekhovich V.Yu. Interconnection between dynamics of liquid boiling-up and heat transfer crisis for nonstationary heat release // Journal of Engineering Thermophysics. - 2007. - Vol. 16. - No. 3. - P. 175187.

69. Павленко А.Н., Чехович В.Ю. Критический тепловой поток в жидкости при нестационарном тепловыделении // Известия Сиб. Отд. Акад. Наук СССР, серия технических наук. - 1990. - Т. 2. - С. 3-9.

70. Сердюков В.С., Суртаев А.С., Володин О.А. Исследование динамики парообразования при кипении в стекающих недогретых пленках жидкости // Вестн. Новосиб. Гос. Ун-та. Серия: Физика. - 2014. - Т. 9. -вып. 2. - С. 145-155.

71. Kurul N., Podowski M.Z. Multidimensional effects in forced convection subcooled boiling // Proc. Of the 9th International Heat Transfer Conference. - Jerusalem, 1990. - P. 21-25.

72. Крюков А.П., Медников А.Ф. Экспериментальное исследование кипения He-II на шаре // Прикладная механика и техническая физика. - 2006. - Т. 47. - №6. - С. 78-84.

73. Королев П.В., Крюков А.П., Пузина Ю.Ю. Конструкция экспериментальной ячейки для исследования кипения гелия-II в условиях невесомости // Вопросы электромеханики. - 2012. - Т. 130. - С. 43-50.

74. Крюков А.П., Пузина Ю.Ю. Подавление колебаний границы раздела фаз пар-жидкость при кипении сверхтекучего гелия внутри пористого тела // Инженерно-физический журнал. - 2013. -Т. 86. - №1. - С. 24-30.

75. Лексин М.А., Ягов В.В., Варава А.Н. Экспериментальное исследование теплоотдачи в условиях интенсивного охлаждения металлического шара // Вестник МЭИ. - 2009. -№2. - С. 28-34.

76. Лексин М.А., Павлов П.В., Ягов В.В. Исследование процессов теплообмена при интенсивном охлаждении металлических тел в недогретой жидкости // РНКТ-5 Тез. докл. Всерос. конф. Москва, 2010. -Т. 4, - С. 112-115.

77. Ягов В.В., Лексин М.А. Кризис кипения недогретой жидкости на горизонтальных цилиндрических нагревателях // Теплоэнергетика. -2006. - № 4. - С. 15-21.

78. Glazkov V., Ivochkin Y., Sinkevich O. et. al. Water boiling on a highly superheated hemispherical samples // Proc. 12th Int. Heat Transfer Conf. Grenoble, France. - 2002. - Vol. 3. - P. 545-549.

79. Григорьев В.С., Жилин В.Г., Зейгарник Ю.А. и др. Поведение паровой пленки на сильно перегретой поверхности, погруженной в недогретую воду // ТВТ. - 2005. - Т. 43. - № 1. - С. 100-114.

80. Глазков В.В., Григорьев В.С., Жилин В.Г., Зейгарник Ю.А., Ивочкин Ю.П., Кубриков К.Г., Медвецкая Н.В., Оксман А.А., Синкевич О.А. Об одном возможном механизме инициирования (триггеринга) парового взрыва // ТВТ. - 2006. - Т. 44. - № 6. - С. 913-917.

81. Синкевич О.А., Зейгарник Ю.А., Ивочкин Ю.П., Кубриков К.Г. Экспериментальное исследование пленочного и переходного режимов кипения на твердых и жидкометаллических полусферах, погруженных в недогретую жидкость // Труды РНКТ-4. - 2006. - Т. 4. - С. 208-211.

82. Chen P.H., Chen S.H., Chang S.H. Bubble growth and ink ejection process of a thermal ink jet printerhead // Int. J. Mech. Sci. - 1997. - Vol. 39. - P. 683695.

83. Zhao Z., Glod S., Poulikakos D. Pressure and power generation during explosive vaporization on thin-film microheater // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2000. - Vol. 43. - P. 281-296.

84. Tsai J., Lin L. Active microfluidic mixer and gas bubble filter driven by thermal bubble micropump // Sensors Actuators. - 2002. - V. A97/A98. - P. 665-671.

85. Кузнецов Ю.Н. Теплообмен в проблеме безопасности ядерных реакторов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 296 c.

86. Скрипов В.П., Павлов П.А. Взрывное вскипание жидкостей и флуактационное зародышеобразование // ТВТ. -1970. - Т. 8, - № 4. - С. 833-839.

87. Carey V. P. Liquid-vapor phase-change phenomena. - L.: Hemisphere, 1992.

88. Скрипов В.П. Метастабильные жидкости. - М.: Наука, 1972. - 312 c.

89. Yin Z., Prosperetti A., Kim J. Bubble growth on an impulsively powered microheater // Intern. J. Heat Mass Transfer. - 2004. - Vol. 47. - P. 10531067.

90. V.E. Nakoryakov, B.G. Pokusaev, and I.R. Shreiber. Wave Dynamics of Gas-and Vapor-Liquid Media. 2nd ed.,CRC Press, Boca Raton, 1993.

91. Накоряков В.Е., Вассерман Е.С., Покусаев Б.Г. Усиление амплитуды волн давления в парожидкостной среде пузырьковой структуры // ТВТ. -1994. - Т. 32, - № 3. - С. 411-417.

92. Покусаев Б.Г., Таиров Э.А. Ударные процессы при импульсном увеличении мощности в кольцевом канале // ТВТ. - 1997. - Т. 35. - № 1. - С. 93-98.

93. Покусаев Б.Г., Казенин Д.А., Таиров Э.А. Моделирование ударных процессов при аварийном набросе мощности в сборке твэлов // Теплоэнергетика. - 1999. - № 3. - С. 53-62.

94. Покусаев Б.Г., Таиров Э.А., Некрасов А.К., Некрасов Д.А. Нестационарные теплогидравлические процессы в зернистом слое.

Сб.трудов 5-го Минского межднародного форума по тепло- и массообмену. Т.2. Минск: Изд-во ИТМО НАНБ. CR-ROM. 2004.

95. Покусаев Б.Г., Некрасов Д.А. Математическое моделирование переходных процессов в кольцевом канале с зернистым слоем при вскипании недогретой воды. Формирование волны давления // ТВТ. -2008. - Т. 46. - № 3. - С. 406-412.

96. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971. - 784 а

97. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: справочное пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 367 а

98. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бабков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 360 с.

99. Пушнов А., Балтренас П., Каган А., Загорскис А.. Аэродинамика воздухоочистных устройств с зернистым слоем: монография. -Вильнюс: Техника, 2010. - 348 с.

100. Симкин Э.М., Бернштейн М.А. Расчет температуры, давления и насыщенности при нагнетании в полубесконечный пласт, ограниченный галереей // Тепловые методы разработки нефтяных месторождений и обработка призабойных зон пласта. - М., 1971. - С. 307-309.

101. Гарушев А.Р., Чернов Б.С. Исследование температурного поля вокруг нагнетательной скважины // Нефтяное хозяйство. - 1978. - № 3. - С. 3841.

102. Пелевин Ф.В., Пономарев А.В., Семенов П.Ю. К вопросу о применении пористых металлов в регенеративной системе охлаждения жидкостных ракетных двигателей // Изв. высш. уч. заведений. Машиностроение. -2014. - № 5. -С. 10-19.

103. Козлов В.В., Пелевин Ф.В. Использование теплообменных аппаратов с пористыми вставками в системе сервиса // Сервис в России и за

рубежом. - 2012. - № 8. - С. 165-171.

- 143 -

104. Филиппов Г.А. Перспективы создания прямоточного корпусного реактора с перегревом пара // Атомная энергия. - 2006. - Т. 100. - Вып. 3. - С. 197-204.

105. Сорокин В.В. Гидравлика и теплообмен шаровых засыпок в условиях активной зоны водо-водяных ядерных реакторов с микротвэлами. -Минск: Беларус. Навука, 2010. - 191с.

106. Лозовецкий В.В., Пелевин Ф.В., Пономарев А.В. Теплообмен в шаровых тепловыделяющих элементах при кипении теплоносителя // Труды РНКТ-4. - 2006. - Т. 4. - С. 171-174.

107. Филиппов Г.А., Богоявленский Р.Г., Авдеев А.А. Перспективы создания ядерных реакторов с перегревом пара // Тяжеое машиностроение. - 2002.

- № 1. - С. 7-11.

108. Пономарев-Степной Н.Н., Кухаркин Н.Е., Хрулев А.А. и др. Перспективы применения микротвэлов в ВВЭР // Атомная энергия. -1999. - Т. 85. - Вып. 6. - С. 443-449.

109. Аэров М.Э. Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. - Л.: Химия, 1968. - 510 с.

110. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. - Л.: Химия, 1979. - 176 с.

111. Гольдштик М.А. Процессы переноса в зернистом слое. - Новосибирск: Институт теплофизики СО АН СССР, 1984. - 165 с.

112. Parmentier Е.М. Two phase natural convection adjacent to a vertical heated surface in a permeable // Intern. J. Heat and Mass Transfer. -1979. - Vol. 22.

- P. 849-855.

113. Cheng P., Chui D.K. Transient film condensation on a vertical surface in a porous medium // Intern. J. Heat Mass Transfer. - 1984. - Vol. 27, - № 6. -P. 795-798.

114. Накоряков B.E., Мухин B.A., Петрик П.Т., Дворовенко И.В. Пленочное

кипение на наклонной поверхности, помещенной в зернистую среду //

- 144 -

Гидродинамика и тепломассообмен в неподвижных зернистых слоях: Сб. науч. тр. - Новосибирск. - 1991. - С.31-41.

115. Петрик П.Т., Старикова Е.Ю., Богомолов А.Р., Дворовенко И.В. Кипение хладонов на трубах разной ориентации, помещенных в зернистые слои // ИФЖ. - 2002. - Т. 75. - № 1. - С. 109-112.

116. Петрик П.Т., Старикова Е.Ю., Богомолов А.Р., Дворовенко И.В. Исследование теплообмена при кипении хладона R12 на горизонтальных и вертикальных трубах, помещенных в зернистый слой // Вестн. КузГТУ. - 2001. - № 2. - С. 6-7.

117. Лозовецкий В.В., Смирнов Л.П. Теплообмен при пузырьковом и переходном режимах кипения в засыпке шаровых элементов // Атомная энергия. - 2003. - Т. 94. - № 5. - С. 410-412.

118. Лозовецкий В.В. Теплообмен при кипении воды в засыпке шаровых элементов // ИФЖ. - Т. 80. - № 4. - 2007. - С. 35-39.

119. Авдеев А.А., Балунов Б.Ф., Рыбин Р.А., Созиев Р.И., Филиппов Г.А. Гидродинамическое сопротивление при течении двухфазной смеси в шаровой засыпке // ТВТ. - 2003. - Т. 41. - № 3. - С. 432-438.

120. Авдеев А.А., Балунов Б.Ф., Зудин Ю.Б., Рыбин Р.А., Созиев Р.И. Гидродинамическое сопротивление потока пароводяной смеси в шаровой засыпке // ТВТ. - 2006. - Т. 44. - № 2. - С.259-267.

121. Авдеев А.А., Созиев Р.И. Гидродинамическое сопротивление потока пароводяной смеси в шаровой засыпке // ТВТ. - 2008. - Т. 46. - № 2. - С. 251-256.

122. Авдеев А.А., Балунов Б.Ф., Зудин Ю.Б., Рыбин Р.А. Экспериментальное исследование теплопереноса в шаровой засыпке // ТВТ. - 2009. - Т. 47. -№5. - С. 724-733.

123. Комов А.Т., Варава А.Н., Дедов А.В. Высококризисный теплообмен. Кризис теплоотдачи // Вестник МЭИ. Теплофизика. - 2009. - № 4. - С. 83-94.

124. Захаренков А.В., Комов А.Т., Варава А.Н., Дедов А.В., Болтенко Э.А., Мясников В.В., Ильин А.В. Экспериментальный стенд для исследования теплогидравлических характеристик модельных элементов тепловыделяющих сборок // Вестник МЭИ. Теплофизика. - 2013. - № 2. - С. 39-45.

125. Сморчкова Ю.В., Дедов А.В. Численное моделирование гидродинамики и теплообмена в шаровых засыпках // Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики: Междунар. конф. - Алушта: Изд. НПВК «Триакон», 2013. - С. 62-67.

126. Покусаев Б.Г., Таиров Э.А., Казенин Д.А. и др. Теплогидравлические процессы в пористых структурах при импульсном тепловыделении на стенке // ТВТ. - 2002. - Т. 40. - № 2. - С. 306.

127. Покусаев Б.Г., Некрасов А.К., Некрасов Д.А. Математическое моделирование переходных процессов в кольцевом канале с зернистым слоем при вскипании недогретой воды. Прогрев пристенной области // ТВТ. - 2007. - Т. 45. - № 3. - С.400-407.

128. Некрасов Д.А. Нестационарные теплогидравлические процессы при вскипании недогретой жидкости в кольцевом канале с зернистым слоем: дис. к-та техн. наук: 01.04.14/ Некрасов Дмитрий Анатольевич.-М., 2008.-115с.

129. Антонов П.В., Арбузов В.А., Бердников В.С., Гришков В.А., Новоселова О.Н., Тихоненко В.В. Экспериментальные и численные исследования нестационарных плавучих струй // Автометрия. - 2012. - Т. 48. - № 3. -С. 90-100.

130. Бердников В.С., Гришков В.А., Ковалевский К.Ю., Марков В.А. Тепловизионные исследования ламинарно-турбулентного перехода в рэлей-бенаровской конвекции // Автометрия. - 2012. - Т. 48. - № 3. - С. 111-120.

131. Бердников В.С., Марков В.А. Тепловые гравитационно-капилярные

волны от периодически нагреваемой проволочки // Механика,

- 146 -

машиностроение и машиноведение. Вестник Сибирского гос.ун-та путей сообщения. - 2016. - №4. - С.24-32.

132. Liaqat A., Baytas A.C. Conjugate natural convection in a square enclosure containing volumetric sources // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2001. - Vol. 44. - P. 3273-3280.

133. Mobedi M. Conjugate natural convection in a square cavity with finite thickness horizontal walls // International Communications in Heat and Mass Transfer. - 2008. - Vol. 35. - P. 503-513.

134. Antar M.A., Baig H. Conjugate conduction-natural convection heat transfer in a hollow building block // Applied Thermal Engineering. - 2009. - Vol. 29. -P. 3716-3720.

135. Шеремет М.А. Сопряженные задачи естественной конвекции. Замкнутые области с локальными источниками тепловыделения. -Берлин: LAP LAMBERT Academic Publishing. 2011. С. 176.

136. Полежаев В.И., Никитин С.А., Мякшина М.Н. Теплообмен и температурное расслоение при свободно-конвективных взаимодействиях в замкнутых объемах // Труды РНКТ-5. - 2010. - Т. 1. -С. 55-62.

137. Mathews R.N., Balaji C., Sundararajan T. Computation of conjugate heat transfer in the turbulent mixed convection regime in a vertical channel with multiple heat sources // Heat and Mass Transfer. - 2006. - Vol. 43. - No.10. -P. 1063-1074.

138. Nouanegue H., Muftuoglu A., Bilgen E. Conjugate heat transfer by natural convection, conduction and radiation in open cavities // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2008. - Vol. 51. - P. 6054-6062.

139. Bilgen E. Conjugate heat transfer by conduction and natural convection on a heated vertical wall // Applied Thermal Engineering. - 2009. - Vol. 29. - P. 334-339.

140. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Численное исследование сопряженной

естественной конвекции несжимаемой жидкости в подогреваемой

- 147 -

изнутри замкнутой области // Известия РАН. Энергетика. - 2007. - № 6.

- С. 58-67.

141. Ермолаев И.А., Жбанов А.И., Кошелев B.C. Смешанная конвекция при слабом внешнем течении в вертикальном канале с источником тепла конечных размеров // Теплофизика высоких температур. - 2008. - Т. 46.

- № 5. - С. 717-722.

142. Zhang W., Zhang C., Xi G. Conjugate conduction-natural convection in an enclosure with time-periodic sidewall temperature and inclination // International Journal of Heat and Fluid Flow. - 2011. - Vol. 32. - P. 52-64.

143. Moraga N.O., Riquelme J.A., Jauriat L.A. Unsteady conjugate water/air mixed convection in a square cavity // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2009. - Vol. 52. - P. 5512-5524.

144. Kurian V., Varma M.N., Kannan A. Numerical studies on laminar natural convection inside inclined cylinders of unity aspect ratio // Int. J. Heat Mass Transfer. - 2009. - Vol. 52, - No. 3-4. - P. 822-838.

145. Rodriguez I., Castro J., Perez-Segarra C.D., Oliva A. Unsteady numerical simulation of the cooling process of vertical storage tanks under laminar natural convection // Int. J. Thermal Sciences. - 2009. -Vol. 48. - No. 4. - P. 708-721.

146. Агаркова А.А., Шеремет М.А. Влияние теплопроводных стенок на режимы естественной конвекции в замкнутых областях // 16 междунар. конф. «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика»: Докл., 25-26 февраля 2010 г. Москва. - С. 62-63.

147. Шеремет М.А. Пространственные режимы сопряженной естественной конвекции в вертикальном цилиндре в условиях теплообмена с внешней средой // Вычислительная механика сплошных сред. - 2010. - Т. 3. - № 4. - С.112-123.

148. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Моделирование термогравитационной конвекции в замкнутом объеме с локальными источниками

тепловыделения // Теплофизика и аэромеханика. - 2006. - Т. 13. - № 4. -С. 611-621.

149. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Математическое моделирование сложного теплопереноса в замкнутой прямоугольной области // Теплофизика и аэромеханика. - 2009. - Т. 16. - № 1. - С. 123-133.

150. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Сопряженная естественная конвекция в замкнутой области при наличии тепловыделяющего элемента с постоянной интенсивностью тепловыделения // Прикладная механика и техническая физика. - 2010. - Т. 51. - № 5. - С. 95-110.

151. Шеремет М.А. Математическое моделирование турбулентных режимов сопряженной термогравитационной конвекции в замкнутой области с локальным источником тепла // Теплофизика и аэромеханика. - 2011. -Т. 18. - № 1. - С. 117-131.

152. Диомидов М.В., Низовцев М.И., Терехов В.В., Терехов В.И. Исследование теплообмена вентилируемого окна // Промышленная теплотехника. - 2002. - № 2-3. - С. 40-44.

153. Terekhov V.I., Terekhov V.V. Heat-transfer in a high vertical enclosure with multiple fins attached to the wall // International Journal of Enhanced Heat Transfer. - 2008. - Vol. 5. - P. 302-312.

154. Терехов В.И., Экаид А.Л. Трехмерная ламинарная конвекция внутри параллелепипеда с нагревом боковых стенок // Теплофизика высоких температур. - 2011. - Т. 49. - № 6. - С. 905-911.

155. Terekhov V.I., Ekaid Ali L. Laminar Natural Convection Between Vertical Isothermal Heated Plates with Different Temperatures //J. of Eng. Thermophysics. - 2011. - Vol. 20. - Is.4. - P. 416-433.

156. Низовцев М.И., Терехов В.И. Исследование новых светопрозрачных конструкций с регулируемыми тепловыми характеристиками // Тр. 5 Росс. нац. конф. по теплообмену. Москва. - 2010. - Т. 3. - С. 114-121.

157. Терехов В.В., Терехов В.И. Свободноконвективный теплообмен в

дифференциально обогреваемой вертикальной полости при

- 149 -

дополнительном подводе тепла через нижнюю стенку // ТВТ. - 2012. -Т. 50. - № 1. - С. 96-103.

158. Терехов В.И., Калинина С.В., Леманов В.В. Механизм теплопереноса в наножидкостях: современное состояние проблемы (обзор). Часть 1. Синтез и свойства наножидкостей // Теплофизика и аэромеханика. -2010. - Т. 17. - № 1. - С. 1-15.

159. Терехов В.И., Калинина С.В., Леманов В.В. Механизм теплопереноса в наножидкостях: современное состояние проблемы (обзор). Часть 2. Конвективный теплообмен // Теплофизика и аэромеханика. - 2010. - Т. 17. - № 2. - С. 173-188.

160. Roberts N.A., Walker D.G. Convective performance of nanofluids in commercial electronics cooling systems // Applied Thermal Engineering. -2010. - Vol. 30. - P. 2499-2504.

161. Heris S.Z., Etemad S.G., Esfahany M.N. Experimental investigation of oxide nanofluids laminar flow convective heat transfer // Inter. Commun. Heat Mass Trans. - 2006. - Vol. 33. - P. 529-535.

162. Yu W.H., France D.M., Routbort J.L., et al. Review and comparison of nanofluid thermal conductivity and heat transfer enhancements // Heat Transfer Engng. - 2008. - Vol. 29, - №. 5. - P. 432-460.

163. Saeid N.H. Conjugate natural convection in a porous enclosure: effect of conduction in one of the vertical walls // International Journal of Thermal Sciences. - 2007. - Vol. 46. - P. 531-539.

164. Lyubimov D.V. Dynamic Properties of Thermal Convection in Porous Medium. Instabilities in Multiphase Flows Plenum Publishing Co. London, 1993.

165. Соболева Е.Б. Эффекты сильной сжимаемости в естественно-конвективных течениях в пористых средах с околокритической жидкостью // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. - 2008. - № 2. - С. 57-69.

166. Дехтярь Р.А., Сиковский Д.Ф., Горин А.В., Мухин В.А. Теплообмен в зернистом слое при умеренных числах Рейнольдса // ТВТ. - 2002. - Т. 40. - № 5. - С. 748-755.

167. Nield D.A., Bejan A. Convection in porous media. - NY: Springer, 2006. -640 р.

168. Vafai K. Handbook of porous media. - NY: Taylor & Francis, 2005. - 742 р.

169. Ingham D.B., Pop I. Transport phenomena in porous media. - Oxford: Elsevier, 2005. - 468 р.

170. Будников В.И., Савихин О.Г., Чистов А.С. Численное моделирование нестационарных теплогидравлических процессов в контурах циркуляции водяного теплоносителя перспективной АЭС // Вестник Нижегородского ун-та им.Н.И. Лобачевского. - 2013. - № 1. - С. 158163.

171. Казанцев А.А., Сергеев В.В., Белозеров В.И., Ефремов А.Ю. Моделирование переходных процессов для реактора ВВЭР-1000 // Ядерная энергетика. - 2009. - № 1. - С. 98-104.

172. Чернявский А.Н. Расчет времени ожидания вскипания в стекающих волновых пленках жидкости при нестационарном тепловыделении // РНКТ-6 Тез. докл. Всерос. конф. - Москва, 2014. - Т. 2. - С. 98.

173. Павленко А.Н., Суртаев А.С., Мацех А.М. Переходные процессы в стекающих пленках жидкости // ТВТ. - 2007. - Т.45. - № 6. - С. 905-916.

174. Покусаев Б.Г., Карлов С.П., Некрасов Д.А., Захаров Н.С. Развитие конвекции в пристенном зернистом слое при его нестационарном нагреве // Теоретические основы химической технологии. - 2013. - Т. 47.

- № 4. - С. 402.

175. Покусаев Б.Г., Карлов С.П., Некрасов Д.А., Захаров Н.С. Возникновение конвективных течений в пристенном зернистом слое в процессе нестационарного вскипания жидкости // Письма в ПЖТФ. -2014. - Т. 40.

- Вып.16. - С. 8-14.

176. Хауф В. Хауф В., Григуль У. Оптические методы в теплопередаче. - М.: Мир, 1973. - 238 с.

177. Бабич А.Ю., Башкатов А.В., Гусаков А.А., Зайнуллина Э.Р., Косолапов А.С., Митяков В.Ю., Сероштанов В.В. Исследование обратной конденсации градиентными датчиками теплового потока // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: тр. XX Междунар. школы - семинара. - Звенигород: Изд. дом МЭИ, 2015. -181с.

178. Сапожников С.З. Митяков В.Ю., Митяков А.В. Основы градиентной теплометрии. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2012. - 203 с.

179. Покусаев Б.Г., Карлов С.П., Шрейбер И. Иммерсионная томография газожидкостной среды в зернистом слое // Теор. основы хим. технологии. - 2004. - Т. 38. - № 1. - С. 3-8.

180. Покусаев Б.Г., Казенин Д.А., Карлов С.П. Иммерсионно-томографическое исследование движения пузырьков в затопленном зернистом слое // Теор. основы хим. Технологии. - 2004. - Т. 38. - № 6. -С. 595-603.

181. Майоров В.С. Проявления капиллярной термоконцентра-ционной неустойчивости при взаимодействии лазерного излучения с веществом // Современные лазерно-информационные технологии. Сборник трудов ИПЛИТ РАН. Интерконтакт Наука. - 2005. - С. 236-248.

182. Альмяшева О.В, Гусаров В.В., Лебедев О.А. Поверхностные явления: Учебное пособие. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ"ЛЭТИ", 2004 - 28 с.

183. Покусаев Б.Г., Некрасов Д.А., Таиров Э.А. Моделирование вскипания недогретых воды и этанола в условиях импульсного тепловыделения в стенке // ТВТ. - 2012. - Т. 50. - № 1. - С.89-95.