Комплекс исследований по разработке высокоэффективных теплообменников пленочного и погружного типов

Проведен комплекс экспериментальных исследований по интенсификации теплообмена на пакетах горизонтальных труб, моделирующих теплообменники пленочного и погружного типов на развитых поверхностях, полученных различными методами обработки. Результаты исследований показывают, что нанесение оребрения на трубы диаметром 10 мм с высотой и шагом ребер меньше капиллярной постоянной приводит к полуторакратной интенсификации теплообмена в режиме испарения стекающей пленки. Создание гибридной поверхности путем нанесения искусственной шероховатости (Rz ≈ 20–30 мкм) на оребренную поверхность позволяет увеличить коэффициенты теплоотдачи при кипении до 3 раз по сравнению с гладкой поверхностью. Выявлено, что покрытия, созданные методом плазменного напыления медных частиц на поверхность горизонтальных труб с толщиной 145–335 мкм, обеспечивают высокие показатели с четырехкратной интенсификацией теплообмена при кипении жидкости в стекающих пленках фреонов для практически важных режимов по степени орошения и плотности тепловых потоков. Нанесение микроструктуры с подповерхностными полузакрытыми полостями методом деформирующего резания показало себя весьма эффективным как для интенсификации теплообмена в стекающих пленках фреона, так и для   интенсификации теплообмена при кипении воды в многорядном пакете горизонтальных труб из нержавеющей стали.

Исследованные развитые поверхности снижают температурный напор начала закипания до 2,5–3,5 градусов, что способствует значительному повышению коэффициентов теплоотдачи при низких тепловых потоках, характерных для теплообменных аппаратов в холодильной и криогенной технике.

Зависимость коэффициентов теплоотдачи от теплового потока на пакете горизонтальных труб с пористыми покрытиями разной толщины. δ, мкм: 1 – 145; 2 – 335; 3 – 830; 4, 5 – гладкая поверхность.

Руководитель работы – член-корреспондент РАН Павленко А.Н., тел. +7 (383) 328-43-87.