КРИЗИСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ И ИСПАРЕНИИ В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ПЛЕНКАХ ЖИДКОСТИ (ОБЗОР)

摘要

Представлен краткий обзор исследований в области интенсификации теплообмена и повышения критических тепловых потоков (КТП) при кипении и испарении в тонких горизонтальных слоях жидкостей. Выполнен анализ влияния высоты слоя жидкости на эффективность теплообмена при различных тепловых потоках. При низких тепловых потоках уменьшение толщины пленки интенсифицирует теплоотдачу, при высоких - интенсификация теплообмена происходит в пленках, высота которых больше капиллярной постоянной. Коэффициент теплоотдачи (КТО) сначала возрастает с увеличением высоты слоя, а затем уменьшается до значений, соответствующих кипению в большом объеме. Рассмотрены структуры, образующиеся в тонких слоях жидкости, при изменении в широком диапазоне высоты слоя и давления. Также проведено обсуждение механизмов образования различных структур и их влияния на интенсификацию теплообмена в зависимости от режимных параметров процесса. Показано, что существуют режимы с интенсификацией теплообмена при испарении слоя жидкости при пониженных давлениях. При таких режимах коэффициент теплоотдачи выше, чем при пузырьковом кипении в слое той же высоты при более высоком давлении. Это связано с влиянием структур, образующихся в данных режимах. Установлено, что с ростом толщины пленки КТП увеличивается до значений, соответствующих условиям кипения в большом объеме. При пузырьковом кипении на капиллярно-пористых поверхностях коэффициенты теплоотдачи в тонких пленках выше примерно в 3-5 раз, чем на гладкой поверхности. Показано, что при низком давлении существует оптимальная толщина пленки, при которой коэффициенты теплоотдачи становятся выше, чем на гладкой поверхности. Более теплопроводные покрытия одинаковой формы существенно увеличивают значения КТП во всем диапазоне давлений для высот слоя жидкости порядка капиллярной постоянной. Выявлено, что при характерном шаге между ребрами покрытия, равном капиллярной постоянной жидкости, в опытах достигаются наиболее высокие коэффициенты теплоотдачи.