Теплообмен и кризисные явления при пленочном течении бинарной смеси хладонов на гладких и структурированных поверхностях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат наук Володин, Олег Александрович

• Володин, Олег Александрович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Володин, Олег Александрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список принятых обозначений Введение

8

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИЗУЧЕНИЮ ГИДРОДИНАМИКИ, ТЕПЛООБМЕНА И КРИЗИСНЫХ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ПЛЕНОЧНЫХ ТЕЧЕНИЯХ ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И СМЕСЕЙ НА ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЯХ РАЗЛИЧНОЙ ГЕОМЕТРИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Гидродинамика пленочного течения жидкости на поверхностях различной геометрии

1.1.1. Гидродинамика пленки жидкости, стекающей по гладкой поверхности

1.1.2. Гидродинамика пленки жидкости, стекающей по структурированным поверхностям

1.2. Теплообмен при пленочных течениях однокомпонентных жидкостей и смесей на тепловыделяющих поверхностях различной геометрии

1.2.1. Испарение стекающих пленок однокомпонентных жидкостей и

бинарных смесей на поверхностях различной геометрии

1.2.2. Кипение однокомпонентных жидкостей и бинарных смесей

1.2.3. Кипение в стекающих пленках жидкости

1.3. Кризисные явления при течении пленок жидкости по

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ПЛЕНОЧНОМ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ НА ПОВЕРХНОСТЯХ РАЗЛИЧНОЙ

тепловыделяющим поверхностям различной геометрии

1.4. Выводы из обзора литературы

1.5. Постановка цели и задач исследования

57

48

56

ГЕОМЕТРИИ

2.1. Экспериментальная установка для исследования гидродинамики и теплообмена при пленочном течении бинарной смеси хладонов на гладких и структурированных поверхностях

2.1.1. Экспериментальные участки

2.1.2. Методика проведения опытов и оценка погрешностей измерений

2.2. Экспериментальная установка и методика исследования гидродинамики стекающих по поверхностям сложной геометрии пленок криогенной жидкости

ГЛАВА 3. ТЕПЛООБМЕН И КРИЗИСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ ПЛЕНОЧНОМ ТЕЧЕНИИ СМЕСИ ХЛАДОНОВ НА ГЛАДКИХ И СТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ

3.1. Визуализация пленочного течения смеси хладонов на тепловыделяющих поверхностях различной геометрии

3.2. Режимы теплообмена в стекающих пленках смеси хладонов

3.3. Состав смеси в стекающей испаряющейся пленке жидкости

3.4. Теплоотдача при испарении стекающих пленок смеси хладонов

3.5. Теплообмен при кипении в пленках смеси хладонов

3.6. Кризисные явления в стекающих пленках смеси хладонов, стекающих по поверхностям различной геометрии

3.7. Основные результаты и выводы к главе 3

ГЛАВА 4. ГИДРОДИНАМИКА ПЛЕНОЧНОГО ТЕЧЕНИЯ МАЛОВЯЗКИХ

ЖИДКОСТЕЙ НА ГЛАДКИХ И СТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ

4.1. Волновые характеристики пленочного течения смеси хладонов на

гладких и структурированных поверхностях

4.2. Гидродинамика пленочного течения жидкого азота на гофрированной перфорированной поверхности с горизонтальной текстурой

4.3. Основные результаты и выводы к главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ОБОЗНАЧЕНИЯ

А - амплитуда волны пленки, м; а - коэффициент температуропроводности, м /с; с - фазовая скорость волн, м/с;

Сх - концентрация легкокипящего компонента смеси; сI И - диаметр, м; g - ускорение силы тяжести, м/с2; к - толщина пленки, м; I- ток, А;

А: - волновое число, м"1;

Ь, I — длина, м;

Р, р — давление, Н/м ;

з

()1 - объемный расход жидкости, м /с; д - плотность теплового потока, Вт/м2; 7? - сопротивление, Ом; г - теплота парообразования, Дж/кг; К— газовая постоянная, Дж/(моль-К);

- площадь, м2; Т- температура, К;

и — напряжение, В;

( -.2 Л

и(у) = ¿^о ^ 0 у _ У_ _ СКОрость ламинарной пленки по Нуссельту, м/с;

V ^ 2 80)

и0, I/— среднерасходная скорость, м/с;

о

V - объем, м ;

м>"— скорость парообразования, м/с; а- коэффициент теплоотдачи,

Вт/(м -К);

Г— расход жидкости на единицу ширины пленки, м /с; б - толщина пленки, м;

$0 = з — толщина пленки по Нуссельту, м; \jgsinG

£ — термо-э.д.с., В;

А,1а = --капиллярная постоянная, м;

V §{Р ~ Р")

Л - длина волны, м; V — кинематическая вязкость, м2/с;

о

р - плотность жидкости, кг/м ;

■у

а— поверхностное натяжение, кг/с ; (р — угол наклона, град.

БЕЗРАЗМЕРНЫЕ КРИТЕРИИ

Ка = а - число Капицы; Р

Ки = —-— - критерий Кутателадзе;

С р&Т

Ьи = — - критерий Льюиса;

а

Г 2\1/3 а'■■ Ш, = — /I

- модифицированное число Нуссельта;

v

У&г

Рг= у/а - число Прандтля; Яе — Г/у — число Рейнольдса;

= 4Г/у - пленочное число Рейнольдса; Же = р'и02А/сг— число Вебера.

ИНДЕКСЫ

' - жидкость; " - пар; в - волновой; вх — вход;

вых — выход; кр - критический; л, 0 - ламинарный; н — нагреватель; нас, 5 - насыщение; орош - орошение; ост — остаточный слой; отн - относительный; пл - пленочный; полн — полный; ср — среднее; ст - стенка; т — турбулентный; у дер - удерживаемый; хол. сп - холодный спай.

Остальные обозначения поясняются в тексте.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теплообмен и кризисные явления при пленочном течении бинарной смеси хладонов на гладких и структурированных поверхностях»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Пленочные течения жидкостей широко используются в различных технологических процессах. Малое термическое сопротивление и большая поверхность контакта при малых удельных расходах жидкости делают стекающую пленку жидкости эффективным средством в процессах межфазного тепломассообмена. На данный момент опубликовано большое количество работ по теоретическому и экспериментальному исследованию гидродинамики и теплообмена в стекающих пленках жидкости, описание которых приведено в таких монографиях, как [Воронцов, Тананайко, 1972; Исаченко, 1977; Гимбутис, 1988; Холпанов, Шкадов, 1990; Алексеенко, Накоряков, Покусаев, 1992].

В последнее время в тепломассобменных аппаратах различного назначения все большее применение находят структурированные поверхности, способные значительно интенсифицировать теплообмен и стабилизировать (или дестабилизировать) пленочное течение. Знание гидродинамики течения на таких поверхностях важно, например, для моделирования и расчета процессов тепло- и массообмена в структурированных насадках разделительных колонн. В литературе появляются все новые теоретические и экспериментальные исследования, посвященные изучению влияния структуры поверхности на теплообмен и гидродинамику пленочного течения, однако, несмотря на это, систематизированные данные для маловязких высокосмачивающих жидкостей (хладоны и их смеси, криогенные жидкости) при их течении по поверхностям сложной геометрии отсутствуют.

В различных отраслях промышленности в качестве рабочих жидкостей используются как чистые вещества, так и их смеси. Испарение смесей веществ играет важную роль в таких областях, как нефтехимическая промышленность, в химических технологиях (например, производство полимеров), в системах охлаждения, в энергетическом оборудовании. Имеющиеся в литературе экспериментальные данные показывают

значительное влияние концентрации летучего компонента смеси на интенсивность теплообмена для различных режимов течения. В то же время, опытных данных для анализа влияния этого фактора в случае пленочного течения в литературе недостаточно.

Актуальность исследования теплообмена и гидродинамики при течении смесей хладонов также связана с необходимостью перехода промышленности на озонобезопасные вещества («Монреальский протокол» и др.), являющиеся, как правило, смесями известных хладагентов с близкими температурами кипения.

Вследствие вышеизложенного, определение эффективных структур теплоотдающей поверхности, способствующих интенсификации теплообмена и повышению величин критических тепловых потоков при пленочном течении бинарной смеси хладонов различного состава в широком диапазоне изменения степени орошения является актуальной научно-практической задачей.

Целью работы является:

Экспериментальное изучение гидродинамики, тепломассообмена и развития кризисных явлений (в режимах испарения и кипения) при пленочном течении бинарной смеси хладонов Я21/Я114 на обогреваемых поверхностях различной геометрии, включая следующие задачи:

• исследование влияния структуры тепловыделяющей поверхности на коэффициент теплоотдачи при испарении и кипении пленки бинарной смеси хладонов 1^21/11114 на поверхностях различной геометрии в широком диапазоне изменения пленочного числа Рейнольдса (60-1060);

• исследование влияния структуры тепловыделяющей поверхности на развитие кризисных явлений и величину критического теплового потока (КТП) в режимах испарения и кипения стекающей пленки смеси хладонов;

• определение влияния концентрации легкокипящего компонента на теплообмен при испарении и кипении пленок смеси хладонов К21/Ю14, стекающих по гладким и структурированным поверхностям;

• исследование особенностей пленочного течения маловязких высокосмачивающих жидкостей (смесь хладонов 1121/1^114, жидкий азот) на поверхностях сложной геометрии при различной степени орошения в адиабатических условиях;

• обобщение и анализ полученных опытных данных по влиянию параметров структурирования поверхности на гидродинамические и теплообменные характеристики.

Научная новизна;

Впервые получены экспериментальные данные по коэффициенту теплоотдачи и величине КТП в режимах испарения и кипения при пленочном течении бинарной смеси хладонов 1121/Ю14 на гладких и структурированных поверхностях.

Установлено, что наличие поперечного оребрения приводит к дополнительному волнообразованию на поверхности стекающей пленки, что вызывает интенсификацию теплоотдачи в режиме испарения на данной поверхности по сравнению с гладкой в диапазоне пленочного числа Рейнольдса (400-700).

Показано, что зависимость коэффициента теплоотдачи от числа Рейнольдса для поверхности с ромбовидной текстурой, способствующей лучшему перераспределению жидкости по поверхности, аналогична зависимости, полученной в режиме испарения для гладких труб, с наличием незначительной интенсификации теплоотдачи в области изменения числа Рейнольдса (100-500).

Обнаружено, что на поверхности с сетчатым покрытием кипение начинается при меньших тепловых потоках, чем на других исследованных поверхностях. Установлено, что в режиме испарения и в области перехода к пузырьковому кипению коэффициент теплоотдачи для поверхности с сетчатым покрытием выше, чем для гладкой и текстурированных поверхностей.

Показано, что полученные опытные данные по кипению пленки смеси

различного состава, стекающей по гладкой, оребренной и ромбовидной поверхностям, хорошо описываются зависимостью, предложенной в работе [Гогонин, 2010] для кипения в стекающей пленке.

Впервые показано, что в диапазоне изменения начального состава смеси хладонов (0-19)% входная концентрация легкокипящего компонента не оказывает заметного влияния на коэффициент теплоотдачи при испарении пленки смеси 1121/11114.

Исследовано влияние текстур различного типа на развитие кризиса и величину КТП. Впервые показано, что величина КТП для стекающих ламинарно-волновых пленок определяется зависимостью, полученной на основе рассмотрения возникновения кризиса теплоотдачи в испаряющейся волновой пленке жидкости.

Показано различие характера волнового течения пленки смеси хладонов 1121/1^114 на поверхностях различной геометрии. Исследованы режимы течения пленки криогенной жидкости при различной степени и способах орошения гофрированных поверхностей, выявлены характерные значения числа Рейнольдса, соответствующие прекращению, а также стабилизации перетока жидкости через гребни гофр.

Практическая значимость. Результаты исследований по гидродинамике, тепломассообмену и развитию кризисных явлений при пленочном течении маловязких жидкостей и их смесей на поверхностях различной геометрии важны для выбора оптимальных режимов работы с подобными рабочими средами в различных технических приложениях. Полученные зависимости для коэффициента теплоотдачи могут быть использованы при разработке и внедрении в промышленности текстурированных труб и других поверхностей, предназначенных для интенсификации тепломассобмена при пленочных течениях жидкостей. Выявленные в работе закономерности полезны при моделировании и расчете процессов тепломассобмена в структурированных насадках (применяемых в технологических процессах абсорбции и дистилляции), в различного рода теплообменниках и других

приложениях, использующих пленочные течения жидкости.

Достоверность полученных результатов обеспечивается проведением специальных тестовых и калибровочных экспериментов с применением прецизионных датчиков и современной измерительной аппаратуры; оценкой величин погрешностей, воспроизводимостью результатов опытов и их верификацией за счет сравнения с экспериментальными и теоретическими результатами других авторов.

Автор защищает;

Опытные данные по коэффициенту теплоотдачи в режимах испарения и пузырькового кипения пленки бинарной смеси хладонов 1121/11114 различного состава, стекающей по гладким и структурированным поверхностям в диапазоне пленочного числа Рейнольдса (60-1060).

Результаты исследования по влиянию структуры тепловыделяющей поверхности на развитие кризисных явлений и величину КТП в режимах испарения и кипения стекающей пленки смеси.

Результаты исследования по влиянию концентрации летучего компонента на теплообмен при испарении и кипении пленок смеси хладонов, стекающих по гладким и структурированным поверхностям.

Результаты исследования особенностей пленочного течения смеси хладонов 1^21/11114 и жидкого азота по поверхностям сложной геометрии при различной степени орошения в адиабатических условиях.

Выводы, сделанные при обобщении и анализе полученных экспериментальных данных, по влиянию параметров структурирования поверхности на гидродинамические и теплообменные характеристики.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на 10 отечественных и 6 международных конференциях и семинарах: Всероссийской молодежной конференции «Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей» (Новосибирск, 2010);

О /"» V» /~\ ЛЛТ1 ТГ /"» Т /• /-ч Т I ТТЛ1 ГТТТ Т /~Ч 1—Г >Л П Т<"ТЧТ ТТТПЛТ/1 /-» Т1 Т<* /"Л т т /4л л\»л /Л т ттттттт / / I 'лтт ТТ /Ч /4л Т ТГ» ТТТТ /-» /-» 11ЧТЛ

основы энергетических технологий» (Томск, 2010); Пятой Российской

национальной конференции по теплообмену «РНКТ-5» (Москва, 2010); XXIX Сибирском теплофизическом семинаре (Новосибирск, 2010); XI Всероссийской школе-конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (Новосибирск, 2010); XVIII Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева (Звенигород, 2011); IX Всероссийской конференции молодых ученых «Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии» (Новосибирск, 2012); X международной конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (Новосибирск, 2012); VIII Школе-семинаре молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассобмена и гидродинамики в машиностроении» (Казань, 2012 г); XIX Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева (Орехово-Зуево, 2013); Fourth International Topical Team Workshop on two-phase systems for ground and space applications (Новосибирск, 2009); 7th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics «HEFAT 2010» (Antalya, Turkey, 2010); 6th International Conference on Fluid Mechanics «ICFM-б» (Guangzhou, China, 2011); 7th International Conference on Diffusion in Solids and Liquids «DSL-7» (Algarve, Portugal, 2011); 2nd International Workshop on Heat Transfer Advances for Energy Conservation and Pollution Control «IWHT2013» (Xi'an, China, 2013); 21st International Congress of Chemical and Process Engineering «CHISA 2014» (Prague, Czech Republic).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 8 - в рецензируемых журналах, из которых 5 - из перечня ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Диссертация изложена на 144 страницах, включает библиографический список из 126 наименований работ, иллюстрирована 63 рисунками.

Личный вклад автора. Работа выполнена в 2008-2014 гг. в лаборатории

низкотемпературной теплофизики ИТ СО РАН. Постановка задач исследования осуществлена автором совместно с научным руководителем чл.-корр. РАН, зав. лаб. А.Н. Павленко и старшим научным сотрудником, к.т.н. Н.И. Печеркиным. Разработка и создание экспериментального стенда и рабочих участков выполнены автором совместно с Н.И. Печеркиным. Непосредственно автором разработаны и отлажены системы сбора данных и подачи напряжения на тепловыделяющие рабочие участки. Проведены эксперименты по исследованию теплообмена и кризисных явлений при течении пленки смеси хладонов на поперечно оребренной и ромбовидной поверхностях. Исследована гидродинамика пленочного течения жидкого азота на гофрированной поверхности. Обработка и анализ экспериментальных данных, подготовка публикаций осуществлялись лично автором, либо при его непосредственном участии.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю чл.-корр. РАН А.Н. Павленко и с.н.с., к.т.н. Н.И. Печеркину за анализ и обсуждение результатов, ведущему инженеру P.M. Салаватову и слесарю MCP П.И. Анофрикову за своевременную и высококвалифицированную помощь при подготовке экспериментальных участков, автоматизации экспериментального стенда и проведении экспериментов.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИЗУЧЕНИЮ ГИДРОДИНАМИКИ, ТЕПЛООБМЕНА И КРИЗИСНЫХ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ПЛЕНОЧНЫХ ТЕЧЕНИЯХ ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И СМЕСЕЙ НА ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЯХ РАЗЛИЧНОЙ ГЕОМЕТРИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Гидродинамика пленочного течения жидкости на поверхностях различной геометрии

Пленочное течение жидкости - течение слоя жидкости малой толщины (1— 1000 мкм), как правило, с одной свободной границей, под действием гравитационных сил, касательного напряжения и т.д., является распространенным явлением в природе и технике. Малое термическое сопротивление и большая поверхность контакта при малых удельных расходах жидкости делают движущуюся пленку жидкости эффективным средством в процессах межфазного тепломассообмена (охлаждение, выпаривание, конденсация, абсорбция, ректификация и т.д.). На данный момент опубликовано большое количество работ по теоретическому и экспериментальному исследованию гидродинамики и теплообмена в стекающих пленках, описания которых приведены в монографиях [Воронцов, Тананайко, 1972; Исаченко, 1977; Гимбутис, 1988; Холпанов, Шкадов, 1990; Алексеенко и др., 1992 и т.д.].

В разделе 1.1 рассматриваются работы, посвященные гидродинамике гравитационного стекания пленки жидкости по вертикальным и наклонным, гладким и структурированным поверхностям.

1.1.1. Гидродинамика пленки жидкости, стекающей по гладкой поверхности

При построении безразмерных комплексов, характеризующих гравитационное течение пленки, в качестве масштабов толщины и скорости, как правило, используются расчетные значения в соответствии с ламинарной теорией В. Нуссельта рчГшзек, 1916]:

Формула (1.1) пригодна для оценки средней толщины только равновесной ламинарной пленки на установившемся участке течения. Формула (1.2), дающая зависимость скорости от координаты в поперечном сечении пленки, не описывает профиль скорости при ламинарно-волновых режимах в области гребней крупных волн, где, как будет отмечено далее, наблюдается вихревое течение.

Характерным отличием пленочного течения жидкости от других видов

течения (течение в канале, погранслойное течение) является существование

широкой по числу Рейнольдса Не области существования ламинарно-

волнового режима. Из-за многообразия типов волн на свободной

поверхности пленки различными авторами предлагаются разные способы

классификации режимов течения. Например, авторы [18Ь1§а1 е1 а1., 1972] на

основе анализа поверхностных возмущений выделяют пять режимов течения

вертикальной пленки жидкости:

чисто ламинарный, Яе <0,47(Ка)1ЛО;

первый переходный режим, 0,47(Ка)1ЛО <Яе <2,2 (Ка),ло;

устойчивое волновое течение, 2,2 (Ка)1/10 <Яе <75;

второй переходный режим, 75 <Ке <400;

полностью турбулентное течение, Яе > 400,

16

(1.1)

- у"" ^

V ^ 28й

(1.2)

где число Капицы:

Иногда выделяют [Гимбутис, 1988] ламинарный, волновой, переходный и развитый турбулентный режимы. Однако в большинстве источников [Brauer, 1956; Лабунцов, Ягов, 2007] считается достаточным разделение режимов на ламинарный, волновой (ламинарно-волновой) и турбулентный.

П. Л. Капицей [Капица, 1948] на основе гипотезы о минимуме потенциальной энергии было предсказано значение критического числа Рейнольдса волнообразования, соответствующее появлению первых волн:

Rem,=Q.6\Ka"". (1.3)

Границы волнообразования, определенные в разных работах, близки друг к другу и к значению, рассчитанному по формуле (1.3). В то же время теория устойчивости дает значение Reme=0, т.е. пленочное течение по вертикальной поверхности всегда неустойчиво. Причина расхождений между теорией и экспериментом объясняется в рамках нелинейной теории и заключается в том, что амплитуда установившихся волн действительно резко изменяется при числах Re, близких к экспериментально измеренным Reme, но никогда не равна нулю, [Алексеенко и др., 1992].

Первое теоретическое исследование волнового движения на поверхности стекающих пленок в ламинарно-волновом режиме было выполнено в работе [Капица, 1948]. В этой работе П.Л. Капицей рассматривалось движение капиллярных двумерных синусоидальных волн при условии, что их длина значительно больше средней толщины пленки. Было установлено, что относительная амплитуда волн AOTH=A/So является постоянной величиной и не зависит от расхода. Фазовая скорость волн в 2.4 раза больше средней скорости в сечении, а относительная длина волны А/So > 13.7.

В последовавшей затем экспериментальной работе [Капица П.Л., Капица С.П., 1949] авторы указывают, что в действительности волны не являются симметричными, а имеют более крутой передний склон. Одновременно

17

существуют волны различной амплитуды и длины, кроме того, амплитуда периодических волн зависит от расхода жидкости и стремится к теоретическому значению Аоти = 0.46 по мере увеличения расхода. Интересно замечание Капицы, что подобное течение можно характеризовать, скорее не как волновое, а как скатывание по стенке капель жидкости растянутой формы.

В выполненных позже работах [Воротилин и др., 1970] показано, что относительная амплитуда волн зависит от расхода жидкости и поверхностного натяжения.

В сборнике работ под редакций С.С. Кутателадзе [«Исследование турбулентных течений двухфазных сред», 1973] теоретически показана возможность существования на поверхности пленки катящихся некапиллярных волн пилообразной формы (с крутым передним склоном). Показано, что для случая, когда толщина пленки много меньше длины волны, распространение возмущения поверхности подчиняется уравнению Кортевега-де Вриза, которое без учета поверхностного натяжения имеет периодическое решение. Толщина слоя на участке непрерывности подчиняется выражению:

д0(Я) = 1 Л(х — Я/2)/Яе . (1.4)

Уравнение, описывающее течение пленки при числах Рейнольдса Яе » 1 в условиях отсутствия теплового потока, получено в работе [Накоряков, Шрейбер, 1973]. В предложенной модели отсутствуют диссипативные члены, вследствие этого уравнение не имеет установившихся решений в виде конечно-амплитудных волн. В работе [Ргокорюи й а1., 1991] показано, что диссипация появляется в следующем приближении по малому параметру. Из проведенного авторами анализа следует, что член уравнения, связанный с поверхностным натяжением, всегда отрицателен, что приводит к затуханию возмущений, а член, связанный с вязкостью, положителен, что, напротив, приводит к росту возмущений. В действительности, течение пленки имеет еще более сложный характер.

Устойчивость безволнового стекания испаряющейся пленки по вертикальной плоскости исследовалась в работах [Bankoff, 1971; Spindler, 1982]. Показано, что испарение оказывает дестабилизирующее влияние и расширяет диапазон нарастающих во времени длинноволновых возмущений.

Авторами [Joo et al., 1991] в рамках длинноволнового приближения изучались характеристики устойчивости и поведение стекающих испаряющихся пленок жидкости на гладких стенках.

Исследования гидродинамики пленки жидкого азота, стекающей по вертикальной поверхности, проводились в [Алексеенко и др., 1997]. В работе приведены экспериментальные зависимости локальной толщины пленки, остаточного слоя и волновых характеристик в диапазоне чисел Рейнольдса Re = (25-250). Показано, что на пластине размерами 75x210 мм развиваются трехмерные нелинейные волны, разделенные протяженным остаточным слоем. Установлено, что в исследованном диапазоне расхода жидкости толщина остаточного слоя слабо зависит от числа Re.

Экспериментальные и теоретические исследования [Miyara, 1999; Adomeit et al., 2000 и др.] показали, что в области гребней крупных волн наблюдается вихревое течение, существенно искажающее профиль скорости, предсказываемый соотношением (1.2).

Авторы [Adomeit, Renz, 2000] экспериментально исследовали течение и трехмерную структуру межфазной поверхности при ламинарно-волновом течении пленки в диапазоне числа Рейнольдса 108 < Re < 800. Показано, что при Re ~ 120 большинство волн имеют U- или ^-образную форму и сопоставимы по размерам. При Re ~ 300 большинство волн имеет вытянутую форму, а столкновения волн происходят чаще. При Re ~ 300 волновое взаимодействие приводит к возникновению областей турбулентности.

В работе [Павленко и др., 2001] проводились исследования поведения ламинарно-волновой пленки, стекающей по вертикальной локально нагреваемой поверхности. Применение статистических методов обработки экспериментальных данных по волновым характеристикам позволило

определить зависимости между отдельными параметрами процесса. Показано влияние плотности теплового потока на эволюцию вдоль теплоотдающей поверхности скорости и формы крупных волн. Впервые получены данные об изменении плотности вероятности распределения локальной толщины пленки в зависимости от плотности теплового потока и длины пробега жидкости в диапазоне чисел Рейнольдса Яеш от 32 до 103. В последующей работе авторов [Рау1епко е1 а1., 2002] показано, что известные расчетные зависимости только качественно описывают полученные экспериментальные данные по скорости крупных волн.

В работе [Млуага, 1ЧГо8око, 2004] исследовалось распространение возбужденных волн в пленках воды, стекающих по стеклянной пластине в диапазоне 15 < Яе < 75. Толщина пленки измерялась теневым методом. Были исследованы различные сценарии развития волнообразования.

Авторами [Ье1 е1 а1., 2005] изучалась эволюция толщины волновых пленок силиконовых масел, стекающих по вертикальной и наклонной пластинам, одновременно методом конфокальной микроскопии (СШ1) и флуоресцентно-спектроскопическим методом. Была измерена средняя толщина пленки и скорость распространения волн в диапазоне числа Рейнольдса 2 < Яе < 700.

В работе [Чернявский, Павленко, 2011] выполнено численное моделирование процесса волнообразования в стекающих пленках жидкого азота в рамках гидродинамической модели Капицы-Шкадова. Исследовано влияние параметров малых начальных возмущений на течение процесса волнообразования. Выделено пять условных этапов его развития. Проведен расчет среднестатистических волновых характеристик при различных входных числах Рейнольдса. Получено удовлетворительное согласование результатов численного моделирования с экспериментальными данными.

В рассмотренных выше работах изучалось поведение пленок жидкости, стекающих по гладким поверхностям. Однако, при использовании пленочных течений в различных технологических процессах (испарение, конденсация, дистилляция и т.д.) с целью интенсификации процессов

тепломассообмена часто бывает целесообразно использовать вместо гладкой теплоотдающей поверхности структурированную. Ниже приводится обзор работ, посвященных изучению поведения пленок жидкости на структурированных поверхностях.

1.1.2. Гидродинамика пленки жидкости, стекающей по структурированным поверхностям.

В теоретической работе [Wang, 1981] с применением асимптотического подхода впервые было исследовано пленочное течение жидкости вдоль наклонной синусоидальной поверхности при малых числах Рейнольдса Re (рис. 1.1). Рассматривается случай, когда амплитуда гофрирования мала по сравнению с толщиной пленки Нуссельта ô0. Показано, что амплитуда волн и фазовый сдвиг волновой поверхности пленки сложным образом зависят от поверхностного натяжения, длины волны и ориентации структуры.

Рис. 1.1. Координатная система и расчетный путь частицы, находящейся на свободной поверхности (пунктирная линия), [Wang, 1981].

С использованием метода граничных элементов в работе [Pozrikidis, 1988] рассмотрено ползущее вдоль наклонной изогнутой поверхности течение в пренебрежении инерционными силами. Вычисления проведены для синусоидальной и прямоугольной форм оребрения. На рисунке 1.2

приведены сценарии обтекания пленкой волнистой стенки, находящейся под углами наклона к горизонту а = 45° и а = 9°, для различных величин отношения амплитуды оребрения к длине волны А/2 и различных соотношений толщины пленки на входе и длины волны 3/2.

Рис. 1.2. Линии тока при течении по наклонной стенке: (а-с) а = 45°, А/2=0.200, где: (а) 3/2 =0.400, (Ь) 3/2 =0.200, (с) 3/2 =0.050; (d) а = 9°, А/2=0.250, 3/2 =0.050.

Авторы [Zhao, Cerro, 1992] одними из первых экспериментально исследовали течение вязких пленок по периодическим структурированным поверхностям различной (двумерной) геометрии и, в частности, по поверхности, моделирующей структурированную насадку, применяемую в промышленности в технологических процессах абсорбции и дистилляции (рис. 1.3). В качестве рабочих жидкостей использовались глицерин, водоглицериновые растворы и силиконовое масло. Были получены данные по толщине пленки, скорости волн и картинам линий тока при течении пленок по поверхностям различной геометрии. Показано, что средняя толщина пленки для исследованных структурированных поверхностей

\

Л\

и|:;;.\чч\

■ I - \ \

(О

больше, а средняя скорость меньше, чем соответствующие толщина и

скорость, рассчитанные в рамках подхода Нуссельта.

| Т d=3.!75 mm(1/8") (а) • 4 Rod surface (Rod)

Т5875 тт{1/16") Triarigfe surface (T)

tr=1.5875 mm(1/16"} Half cycle surface (C)

r=1.5875 mm(1/16"j щ Ж Sine-shaped surface

{S}

Wavelength 1.57 mm

$

Wave amplitude 0.175 mm

(e) < Koch packing surface

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Володин, Олег Александрович, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

Алексеенко C.B., Накоряков В.Е., Покусаев Б.Г. Волновое течение пленок жидкости. - Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1992. - 256 с.

Алексеенко C.B., Назаров А.Д., Павленко А.Н., Серов А.Ф., Чехович В.Ю. Течение пленки криогенной жидкости по вертикальной поверхности // Теплофизика и аэромеханика. - 1997. - Т. 4, № 3. - С. 307-319.

Анохина Е.В. Кризис при кипении бинарных смесей жидкостей // Теорет. основы хим. технологии. - 2010. - Т. 44, № 5. - С. 568-575.

Бобрович Г.И., Гогонин И.И., Кутателадзе С.С., Москвичева В.Н. Критические тепловые потоки при кипении бинарных смесей // ЖПМТФ. -1962, №4.-с. 108.

Боришанская A.B. О теплопередаче при кипении хладонов на поверхностях с пористыми металлическими покрытиями // Холодильная техника. — 1979. -№ 12.-С. 17-20.

Володин O.A., Печеркин Н.И. Теплообмен и кризисные явления в пленках смесей хладонов, стекающих по структурированной поверхности // Тепловые процессы в технике. - 2012. - Т. 4, № 2. - С. 56-67.

Володин O.A., Павленко А.Н., Печеркин Н.И. Теплообмен и волновые характеристики при течении пленки бинарной смеси фреонов по поверхности с трехмерной текстурой // Теплофизика высоких температур. - 2013. - Т. 51, № 6. - С. 864.

Володин O.A., Павленко А.Н., Печеркин Н.И., Сердюков B.C. Испарение и кипение пленки бинарной смеси хладонов на вертикальном цилиндре с сетчатым покрытием // Вестн. Новосиб. гос. ун-та. Серия: Физика. — 2014. -Т. 9, № 1.-С. 70-78.

Воронцов Е.Г. О минимальной плотности орошения вертикальных пленочных аппаратов // Инж.-физич. журн. - 1968. - Т. 4. - С. 1075-1078.

Воронцов Е.Г., Тананайко Ю.М. Теплообмен в жидкостных пленках. - Киев: Техника, 1972.- 194 с.

Воронцов Е.Г. Кипение пленки жидкости на вертикальной стенке с различными видами шероховатости // ЖПХ. - 1985. - Т. 58, № 4. - С. 808813.

Воротилин В.П. и др. К расчету параметров волнового режима течения тонких пленок жидкости // Доклады АН СССР. - 1970. - Т. 192, №5. - С.

1094-1098.

Гимбутис Г. Теплообмен при гравитационном течении пленки жидкости. -Вильнюс: Москлас, 1988. - 232 с.

Гогонин И.И., Дорохов А.Р., К обобщению опытных данных по критическим тепловым потокам в стекающих пленках жидкости // Известия Сибирского Отделения АН СССР. Сер. Техн. Наук. - 1980. - Вып. 2, № 8. - С. 100-103.

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

Гогонин И.И. Теплообмен при кипении жидкости в пленке, движущейся под действием силы тяжести // ИФЖ. - 2010. - № 4. - С. 821-826.

Гогонин И.И. Теплообмен при кипении бинарных смесей в условиях свободной конвекции // ИФЖ. - 2013. - № 3. - С. 646-651.

Годэн A.M. Флотация. - М.: Гос. науч.-тех. изд. лит. по горному делу, -1959. -654 с.

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

Данилова Г.Н., Досов В.Г., Исследование теплоотдачи при испарении и кипении хладона 12 в стекающей пленке // Хол. техн. - 1979. - №8. — С. 39— 42.

Дорохов А.Р., Гогонин И.И. К расчету теплообмена при стекании тонких пленок жидкости по вертикальной поверхности // Изв. Сиб. Отделения АН СССР. Сер. Техн. Наук. - 1989. - Вып. 5. - С. 15-20.

Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации. - М.: Энергия, 1977. - 240 с.

Исследование турбулентных течений двух фазных сред / Под редакцией С.С. Кутателадзе - сб. статей / СО АН СССР, ИТ Новосибирск, 1973. - С. 315.

Капица П.Л. Волновое течение тонких слоев вязкой жидкости // ЖЭТФ. -1948.-Т. 18, № 1._с. 3-28.

Капица П.Л., Капица С.П., 1949. Опытное изучение волнового режима течения //ЖЭТФ, - 1949. -Т.19, № 2. -С. 105-120.

Капица П.Л. Теплопроводность и диффузия в жидкой среде при периодическом течении // ЖЭТФ. - 1951. - Т.21, № 9. - С.964-978.

Кузма-Кичта Ю.А., Москвин В.Н., Сорокин Д.Н. Исследование теплоотдачи при кипении воды на поверхности с пористым покрытием в широком диапазоне давлений // Теплоэнергетика. - 1982. - № 3. - С. 53-54.

Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. - Изд. 5-е перераб. и доп. -М.: Атомиздат, 1979. - 416 с.

Кутепов A.M., Стерман JI.C., Стюшин Н.Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. - 3-е изд. М.: Высшая школа, 1986. - 448 с.

Лабунцов Д.А. Приближенная теория теплообмена при развитом пузырьковом кипении // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1963. -№ 1.-С. 58-71.

Лабунцов Д.А. Вопросы теплообмена при пузырьковом кипении жидкостей // Теплоэнергетика. - 1972. - № 9. - С. 14-19.

Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем. - М.: Издат-й дом МЭИ, 2007.-384 с.

Мацех A.M., Павленко А.Н. Особенности теплообмена и кризисных явлений в стекающих пленках криогенной жидкости // Теплофизика и аэромеханика. -2005.-Т. 12, № 1.-С. 105-119.

Накоряков В.Е., Шрейбер И.Р. Волны на поверхности тонкого слоя вязкой жидкости // ПМТФ. - 1973. - № 2. С. 109-113.

Павленко А.Н., Лель В.В., Серов А.Ф., Назаров А.Д. Динамика течения интенсивно испаряющейся волновой пленки жидкости // ПМТФ. - 2001. - Т. 42, № З.-С. 107-115.

Павленко А.Н., Жуков В.Е., Печеркин Н.И., Чехович В.Ю., Сандер С., Хоугтон П. Развитие неравномерности распределения состава смеси в структурированной насадке дистилляционной колонны // Теорет. основы хим. технологии. - 2006. - Т. 40, № 4. - С. 355-365.

Павленко А.Н., Печеркин Н.И., Чехович В.Ю., Жуков В.Е., Сандер С., Хоугтон П., Серов А.Ф., Назаров А.Д. Разделение смесей и распределение жидкости на структурированной насадке в крупномасштабной модели дистилляционной колонны // Теорет. основы хим. технологии. — 2010. - Т. 44, № 6. - С. 1-9.

Павленко А.Н., Печеркин Н.И., Володин O.A. Теплообмен и кризисные явления при кипении в пленках смесей хладонов, стекающих по оребренной трубе // Теплофизика и аэромеханика. - 2012. - Т. 19, № 1. - С. 143-154.

Перепелица Б.В., О влиянии микротекстуры на формирование пленки жидкости на вертикальной поверхности // Теплофизика и аэромеханика. — 2011.-Т. 18, №3.-С. 519-522.

Печеркин Н.И., Павленко А.Н., Володин O.A. Теплоотдача при испарении стекающих пленок смеси хладонов на гладкой и структурированной поверхностях // Теплофизика и аэромеханика. - 2011. - Т. 18, № 4. - С. 605.

Попов И.А., Махянов Х.М., Гуреев В.М. Физические основы и промышленное применение интенсификации теплообмена. Интенсификация теплообмена. - Казань: Центр инновац. технологий, 2009. - 560 с.

Попов И.А., Зубков H.H., Каськов С.И., Щелчков A.B. Теплообмен при кипении жидкости на микроструктурированных поверхностях. Ч. 1. Теплоотдача при кипении воды // Теплоэнергетика. - 2013. - №3. - С. 3-11.

Ройзен Л.И., Рачицкий Д.Т., Ветроградская Л.М. и др. Теплообмен при кипении азота и хладона // ТВТ. - 1982. - Т. 20, № 2. - С. 304-310.

Рычков А.И., Поспелов В.К. Исследование теплообмена при кипении растворов едкого натра в тонком слое // Хим. Промышленность. - 1959. -№5.-С. 56.

Суртаев A.C. Теплообмен и развитие кризисных явлений при пленочных течениях криогенной жидкости в условиях нестационарного тепловыделения // Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. - Новосибирск. - 2011. - 149 с.

Трифонов Ю.Я. Влияние волн конечной амплитуды на испарение стекающей по вертикальной стенке пленки жидкости // ПМТФ. - 1993. - Т. 34, № 6. - С. 64-71.

Трифонов Ю.Я. Стекание вязких пленок по волнистым поверхностям // ПМТФ. - 2004. - Т. 45, № 3. - С. 97-110.

Хиршбург Р.И., Флоршютц Л.В. Ламинарное течение волнообразной пленки. Часть I. Гидродинамика // Теплопередача. - 1982. - Т. 104, № 3. - С. 42-49.

Холпанов Л.П., Шкадов В.Я., Малюсов В.А., Жаворонков Н.М. О расчете волновых характеристик стекающей пленки жидкости // Теорет. Основы хим. технологии. - 1971. - Т. 5, № 4. - С. 559.

Холпанов Л.П., Шкадов В.Я. Гидродинамика и тепломассообмен с поверхностью раздела. - М.: Наука, 1990. - 271 с.

Чернявский А.Н., Павленко А.Н. Численное моделирование процесса

волнообразования в стекающих пленках жидкости // Теплофизика и аэромеханика. - 2011. - Т. 18, № 3. - С. 441-448.

Чжунь К., Себан Р. Теплоотдача к испаряющимся жидким пленкам // Теплопередача Сер. С. - 1971. - Т. 93, № 4. - С. 71-77.

Чиннов Е.А., Шатский E.H. Развитие искусственных возмущений в неизотермической пленке жидкости // ТВТ. - 2011. - Т. 49, № 6. - С. 918.

Ягов В.В. Теплообмен при развитом пузырьковом кипении жидкостей // Теплоэнергетика. -1988.-№2.-С. 4-9.

Adomeit P., Leefken А., Renz U. Experimental and numerical investigations on wavy films // Proc. of the 3rd European Thermal Sciences Conference. - 2000. -Vol. 2.-P. 1002-1009.

Adomeit P., Renz U. Hydrodynamics of three-dimensional waves in laminar falling films // Int. J. Multiphase Flow. - 2000. - Vol. 6. - P. 1183-1208.

Alhusseini A.A., Tuzla K. and Chen J.C. Falling film evaporation of single component liquids // Int. J. of Heat Mass Transfer. - 1998. - Vol. 41, No. 12. - P. 1623-1632.

Bankoff S.G. Stability study of liquid flow down a heated inclined plane // Intern. J. Heat Mass Transfer. - 1971. - Vol. 14. - P. 377-385.

Brauer H. Strömung und Wärmeübergang bei Rieselfilmen // VDI-Forsh. - 1956. -Vol. 22, №457.-P. 40.

Cerza M., Sernas V. Nucleate boiling in thermally developing and fully developed laminar falling water films // J. Heat Transfer. - 1988. - Vol. 110, № 1. - P. 221.

Chinnov E.A., Kabov O.A., Marchuk I.V., Zaitsev D.V. Heat transfer and breakdown of subcooled falling water film on a vertical middle size heater // Int. J. Heat and Technology. - 2002. - Vol. 20, №1. - P. 69-78.

Christians M., Thome J.R. Falling film evaporation on enhanced tubes, part 1: Experimental results for pool boiling, onset-of-dryout and falling film evaporation // Int. J. of Refrigeration. - 2012. - Vol. 35, № 2. - P. 300-312.

Chu K.-H., Enright R. and Wang E. N. Structured surfaces for enhanced pool boiling heat transfer // Appl. Phys. Lett. - 2012. - Vol. 100. - P. 241603.

Dietze G.F., Leefken A., Kneer R. Investigation of the back flow phenomenon in falling liquid films // J. Fluid Mech. - 2008. - Vol. 595. - P. 435-459.

Dietze G.F., Al-Sibai F., Kneer R. Experimental study of flow separation in laminar falling liquid films // J. Fluid Mech. - 2009. - Vol. 637. - P. 73-104.

Drach V., Sack N., Fricke J. Transient heat transfer from surfaces of defined roughness into liquid nitrogen // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1996. - Vol. 39, № 9.-P. 1953-1961.

Fujita T., Ueda T. Heat transfer to falling liquid films and film breakdown-II: Saturated liquid films with nucleate boiling // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1978. -Vol. 21.-P. 109-118.

Fujita Y., Tsutsui M. Heat transfer in nucleate pool boiling of binary mixtures // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1994. - Vol. 37. - P. 291-302.

Fujita Y. Boiling and evaporation of falling film on horizontal tubes and its enhancement on grooved tubes // Heat Transfer Enhancement of Heat Exchangers. Ed. by S. Kaka?, A. E. Bergles, F. Mayinger, and H. Yuncu. - Kluwer Academic Publishers, Dordrecht. - 1998. - P. 325-346.

Gambaryan-Roisman T., Stephan P. Heat transfer analysis of falling film evaporation on structured surfaces // Proceedings of the 12th Int. Heat Transfer Conference. - Grenoble, France. - 2002. - Vol. 3. - P. 449-454.

Gorenflo D. Pool boiling // VDI-Heat Atlas. - 1993.

Gropp U., Schlünder E.U. The effect of liquid-side mass transfer on heat transfer and selectivity during surface and nucleate boiling of mixtures in a falling film // Chem. Eng. and Proc. - 1986. - Vol. 20.-P. 103.

Haase B., Der Wärmeübergang am siedenden Rieselfilm // Chem. Tech. 22H. 5. -1970.-S. 283-287.

Haramura Y., Katto Y. A new hydrodynamic model of critical heat flux appliciable widely to both pool and forced convection boiling on submerged bodies in saturated liquids // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1983. - Vol. 26, № 3. - P. 389399.

Helbig K., Nasarek R., Gambaryan-Roisman T., Stephan P. Effect of longitudinal minigrooves on flow stability and wave characteristics of falling liquid films // J. Heat Transfer. - 2009. - Vol. 131, № 1. - P. 011601 (8 pages).

Hesselgreaves J. E., Compact Heat Exchangers, Selection, Design and Operation. -1st edition. Pergamon, 2001.

Hoke B.C. Jr., Chen J. C. Mass transfer in evaporating falling liquid film mixtures // AIChE Journal. - 1992. -Vol. 38, № 5. - P. 781-787.

Ishigai S., Nakanisi S., Koizumi T., Oyabi Z., 1972. Hydrodynamics and heat transfer of vertical falling liquid films // Bull. JSME . - Vol.15, № 83. - P. 594.

Ito A., Masunaga N., Baba K. Marangoni effects on wave structure and liquid film breakdown along a heated vertical tube // Advances in Multiphase Flow 1995: Proceedings of the Second International Conference on Multiphase Flow. - Kyoto, Japan. - 1995.-P. 255-265.

Joo S.W., Davis S.H., Bankoff S.G. Long-wave instabilities of heated falling films: two-dimensional theory of uniform layers // J. Fluid Mech. - 1991. - Vol. 230. - P. 117-146.

Kandlikar S. G., Shoji M., Dhir V.K. Handbook of phase change: Boiling and condensation. Taylor & Francis, USA, 1999.

Kern J., Stephan P. Theoretical model for nucleate boiling heat and mass transfer of binary mixtures // ASME J. Heat transfer. - 2003. - Vol. 125. - P. 1106-1115.

Klemm E., Mathivanan G., Schwarz T., Schirrmeister S. Evaporation of hydrogen peroxide with a microstructured falling film // Chemical Engng and Processing: Process Intensification. -2011. - Vol. 50, № 10. P. 1010-1016.

Koster R., Herres G., Kaupmann P., Hubner P., Gorenflo D. Influence of the heat flux in mixture boiling: experiments and correlations // Proc. of Eurotherm Seminar No 48: Pool Boiling 2, Paderborn. - 1996. - P. 217-225.

Krupiczka R., Rotkegel A., Ziobrowski Z. Heat transfer to evaporating binary liquid films inside a verti-cal tube // Proc. of the 5th World Conf. on experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics, and Thermodynamics, Thessaloniki, Greece. -2001.-Vol. l.-P. 285-289.

Kuzma-Kichta Yu., Suzuki K., Lavrikov A., Shustov M., Sholl S. Heat transfer investigation in the microchannel with nano-relief // Proc. of The 24th International Symposium on Transport Phenomena, Yamaguchi, Japan. - 2013. -P. 29.

Lei V.V., Al-Sibai F., Leefken A., Renz U. Local thickness and wave velocity measurement of wavy films with a chromatic confocal imaging method and a fluorescence intensity technique // Exp. Fluids. - 2005. - P. 856-864.

Lei V., Stadler H., Pavlenko A., Kneer R. Evolution of metastable quasi-regular structures in heated wavy liquid films // Heat Mass Transfer. - 2007. - Vol. 43, № 5.-P. 450^162.

Leuthner S., Harun Maun A., Fiedler S., Auracher H. Heat and mass transfer in wavy falling films of binary mixtures // Int. J. of Therm. Sciences. - 1999. - Vol.

38, № 11.-P. 937-943.

Lorentz J.J., Yung D. Combined boiling and evaporation of liquid films on horizontal tubes // Proc. 5th OTEC Conf. - 1978. - Vol. 3. - P. 46-70.

Lozano Aviles M. Experiments on falling film evaporation of a water-ethylene glycol mixture on a surface with longitudinal grooves // Ph. D. thesis. Berlin University of Technology, Berlin, Germany, 2007. ISBN 978-3-89963-527-0.

Mitrovich J. How it create an efficient surface for nucleate boiling? // Intern. J. Thermal Sci. - 2006. - Vol. 45. - P. 1-15.

Miyara A. Numerical analysis on heat transfer of falling liquid films with interfacial waves // Proc. of the 11th Intern, heat trans, conf., Kyodnju, Korea, Aug. 23-28, 1998. - Seoul: Korean Soc. Mech. Engineers, 1988. - Vol. 2. - P. 57-62.

Miyara A. Numerical analysis on flow dynamics and heat transfer of falling liquid films with interfacial waves // Heat Mass Transfer. - 1999. - Vol. 35. - P. 298306.

Miyara A., Nosoko T. The evolution and subsequent dynamics of waves on a vertically falling liquid film // Phys. Fluids. - 2004. - Vol. 16, № 4. - P. 1118.

Mostinski I.L. Application of the rule of corresponding states for calculation of heat transfer and critical heat flux // Teploenergetica. — 1963. - Vol. 4. — P. 66.

Mudawar I.A., Incropera T.A., Incropera F.P. Boiling heat transfer and critical heat flux in liquid films falling on vertically-mounted heat source // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1987. - Vol. 30, № 10. - P. 2083-2095.

Nusselt W. Die Oberflachenkondesating des Wasserdamppfes // Zeitsehrist VDI. -1916.-Bd. 60.-P. 541-546.

Ohta H., Fujita Y. Nucleate pool boiling of binary mixtures // Proc. of 10th Int. Heat Transfer Conf., Brighton. - 1994. - Vol. 5. - P. 129-134.

Olujic Z. Standardization of structured packing efficiency measurement // 2628 CA Delft, The Netherlands. - 2010.

Palen J. W., Wang Qi, Chen J.C. Falling film evaporation of binary mixtures // AIChE Journal. - 1994. - Vol. 40, № 2. - P. 207-214.

Pavlenko A.N., Lei V.V. Heat transfer and crisis phenomena in falling films of cryogenic liquid // Russ. J. Eng. Thermophys. - 1997. - Vol. 7, No. 3—4, P. 177.

Pavlenko A.N., Lei V.V., Serov A.F., Nazarov A.D. and Matsekh A.M. Wave

amplitude growth and heat transfer in falling intensively evaporating liquid film // J. Eng. Thermophys. - 2002. - Vol. 11, № 1. - P. 7^43.

Pavlenko A.N., Pecherkin N. I., Chekhovich V. Yu., Volodin O.A. Hydrodynamics in falling liquid films on surfaces with complex geometry. // Microgravity Science and Technology. - 2009. - Vol. 21 (Supplement 1). - P. 207-213.

Pavlenko A., Zhukov V., Pecherkin N., Chekhovich V., Volodin O., Shilkin A., Grossmann C. Investigation of flow parameters and efficiency of mixture separation on a structured packing // AIChE Journal. - 2014. - Vol. 60, Issue 2. -P. 690-705.

Pecherkin N.I., Pavlenko A.N., Volodin O.A. // Flow dynamics, heat transfer and crisis phenomena in the films of binary Freon mixtures, falling over the structured surface // Int. J. of Fluid Mech. Res. - 2012. - Vol. 39, Issue 2. - P. 125-135.

Pozrikidis C. The flow of a liquid film along a periodic wall // J. Fluid Mech. -1988.-Vol. 188.-P. 275-300.

Prokopiou T., Cheng M., Chang H.-C. Long waves on inclined films at high Reynolds number//J. Fluid Mech. - 1991. - Vol. 222.-P. 665-691.

Ribatski G., Jacobi A.M. Falling-film evaporation on horizontal tubes - a critical review//Int. J. of Refrigeration. - 2005.-Vol. 28.-P. 635-653.

Rohsenow W.M. A method of correlating heat transfer data for surface boiling of liquids // Trans. ASME. - 1962. - Vol. 74. - P. 969-975.

Salvagnini W., Taqueda M. A Falling-Film Evaporator with Film Promoters // Ind. Eng. Chem. Res. - 2004. - Vol. 43 (21). - P. 6832-6835.

Shetty S., Cerro R.L. Flow of a thin film over a periodic surface // Intern. J. Multiphase Flow. - 1993. - Vol. 19, № 6. - P. 1013-1027.

Spindler B. Linear stability of liquid films with interfacial phase change // Intern. J. Heat Mass Transfer. - 1982. - Vol. 25, № 2. - P. 161-173.

Stephan K., Abdelsalam M. Heat transfer correlations for natural convection boiling // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1980. - Vol. 23. - P. 73-87.

Struve H. Der Wärmeübergang an einen verdampfenden Riesefilm // VDI-Forschungsheft 534. VDI-Verlag. - 1969. - S. 5-36.

Thome J.R. Prediction of binary mixtures boiling heat transfer coefficients using only phase equilibrium data // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1983. - Vol. 26. -P. 965-974.

Thome J.R. On recent advances in modeling of two-phase flow and heat transfer // 1st Int. Conf. on Heat Transfer, Fluid Mechanics, and Thermodynamics, 2002. - 13 pages.

Thome J.R. Engineering Data Book III. Wolverine Tube, Inc., 2004.

Trifonov Yu. Ya. Viscous liquid film flows over a periodic surface // Intern. J. Multiphase Flow. - 1998. - Vol. 24.-P. 1139-1161.

Trifonov Yu. Ya. Viscous liquid film flows over a vertical corrugated surface and the film free surface stability // Russ. J. Engng Thermophys. - 2000. - Vol. 10, № 2. - P. 1139-1161.

Trifonov Yu.Ya. Stability of a viscous liquid film flowing down a periodic surface //Int. J. of Multiphase Flow. -2007. -Vol. 33, No. 11.-P. 1186-1204.

Tuzla K., Warn K., Chen J.C. Boiling inception in falling films of binary mixtures // Experimental Heat Transf. - 1995. - Vol. 8. - P. 177-184.

Ueda T., Inoue M., Nagatome S. Critical heat flux and droplet entrainment rate in boiling of falling liquid films // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1981. - Vol. 24, № 7.-P. 1257-1266.

Vlachogiannis M., Bontozoglou V. Experiments on laminar film flow along a periodic wall // J. Fluid mech. - 2002. - Vol. 457. - P. 133-156.

Wang C.Y. Liquid films flowing slowly down a wavy incline // AIChE J. — 1981. — Vol. 27.-P. 207-212.

Watanabe K., Munakata T., Mutsuda A. Minimum wetting rate on wetted-wall column in absence of mass and heat transfer // J. Chem. Eng. Japan. - 1975. - Vol. 8. -№ 1. - P. 75-77.

Yagov V.V. Predicting method for heat transfer coefficient at binary mixtures nucleate boiling // Proceedings of the 11th Int. Heat Trans. Conf., Kyongju, Korea. - 1998.-Vol. 2.-P. 545-550.

Zaitsev D., Lozano Aviles M., Auracher H., Kabov O. Rupture of a subcooled liquid film falling down a heated grooved surface // Microgravity Science and Technology. - 2007. - Vol. 19, №3-4. - P. 71-74.

Zhao L., Cerro R. Experimental characterization of viscous film flows over complex surfaces // Intern. J. Multiphase Flow. - 1992. - V. 6. - P. 495-516.

Zuber N. Hydrodynamic aspects of boiling heat transfer // AEC Report No.

AECU-4439.- 1959.