Интенсификация теплообмена при кипении/испарении в условиях пленочного орошения с износостойкими модифицированными методом микродугового оксидирования (МДО) поверхностями

В результате выполнения комплексных экспериментальных исследований получены новые результаты по значительной интенсификации теплообмена при кипении на орошаемых жидкостью пакетах поверхностно модифицированных методом микродугового оксидирования (МДО) труб с микроструктурированными и комбинированными (при дополнительных меднении/покрытии силаном износостойкими покрытиями. Показано, что степень интенсификации теплообмена на алюминиевых трубах с разработанными покрытиями, нанесенными методом микродугового оксидирования, существенно зависит от типа покрытия (при использовании различных электролитов в процессе их изготовления) и плотности теплового потока. Важнейшим результатом исследований является  демонстрация того, что применение данного эффективно реализуемого на практике  метода микроструктурирования протяженных теплоотдающих поверхностей позволяет увеличить коэффициент теплоотдачи примерно в три раза, не уступающего  по теплообменным показателям традиционным и существенно более дорогостоящим способам интенсификации теплообмена при кипении. 
С учетом практической возможности создания МДО-методом масштабных по площади прочных и износостойких покрытий показано, что  данная технологии нанесения покрытий на пакеты алюминиевых труб перспективна для производства крупномасштабных спирально-витых теплообменников, предназначенных для  ожижения природного газа.

Полученные результаты важны для разработки высокоэффективных и универсальных  по целевому назначению методов интенсификации теплообмена при кипении. Практическое значение связано с разработкой новых способов повышения эффективности теплообмена в энергетическом оборудовании, аппаратах химической, криогенной промышленности, в том числе, в крупномасштабных установках по ожижению природного газа, в системах охлаждения различного назначения, тепловых трубах и паровых камерах, включая микро- и силовую электронику, ВТСП-оборудование.

Зависимость коэффициентов теплоотдачи от плотности теплового потока (а) и степень интенсификация теплообмена (б) на разработанных МДО-покрытиях.

Эффективность теплообмена на трубах с различными  МДО-покрытиями (слева): 1 – гладкая труба (D16T) без покрытия; 2 – толщина покрытия 26 мкм, кислотный э-т; 3 – 30 мкм, силикатно-щелочной; 4 –  35 мкм, фосфатный; 5 – 30 мкм, силикатно-щелочной э-т с дополнительной обработкой в растворе силана.

Обобщение данных по теплообмену при кипении в стекающей пленке на микроструктурированных поверхностях(справа): 1 – микроструктура с полузакрытыми полостями (МДР) на гориз. трубе;  2 – гладкая медная гориз. труба; 3 – МДО-покрытие толщиной 30 мкм на гориз. трубе; 4 – гладкая гориз. труба (Д16Т); 5 – вертикальный медный цилиндр с микроструктурой, Re = 100; 6 – вертикальный медный цилиндр с микроструктурой, Re = 300-360; I – расчет по модели Гогонина.

ИТ СО РАН. Руководитель работы – Павленко Александр Николаевич чл.-корреспондент РАН, зав. лабораторией, д.ф.-м.н. Исполнители – Печеркин Николай Иванович в.н.с., д.т.н.; Володин Олег Александрович c.н.с., к.ф-м.н.; Катаев Андроей Иванович ведущий инженер; Миронова Ирина Борисовна ведущий электроник; Сердюков Владимир Сергеевич н.с., к.ф-м.н. Тел. +7 (383) 328-43-87.