Работа посвящена исследованию интенсификации теплообмена при охлаждении модифицированной лазерной обработкой поверхности диспергированным потоком теплоносителя. Описана методика лазерной абляции с использованием импульсного лазера, приводящая к формированию кратеров диаметром до 600 мкм на медной поверхности со следующими параметрами шероховатости: Ra = 1.48 мкм, Rz = 9.8 мкм. Результаты показывают увеличение отводимого теплового потока на 35 - 40 %, коэффициента теплоотдачи на 38 - 55 % в режиме интенсивного кипения (115 - 125 °C) по сравнению с немодифицированной поверхностью. Доля тепла, отведенного за счет фазового перехода, достигает 90 % при плотности отводимого теплового потока 8.4 МВт/м2 на модифицированной поверхности.
А.В. Михайлов1, В.С. Бердников1, В.А. Гришков1, Н.М. Рыбин2, Е.А. Юровских2 1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия mikhaylov@itp.nsc.ru 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия n.rybin1@g.nsu.ru
Ключевые слова: тепловая гравитационно-капиллярная конвекция, сопряженный конвективный теплообмен, физическое моделирование, поля скорости и температуры, инфракрасная термография
Страницы: 61-66
Экспериментально исследовано развитие нестационарной тепловой гравитационно-капиллярной конвекции в слое этилового спирта со свободной поверхностью после внезапного разогрева электрическим током одной из вертикальных стенок прямоугольной полости. Изучено влияние потока нагретой жидкости, натекающей вдоль свободной поверхности на противоположную тонкую металлическую стенку полости. Исследовано влияние высот слоя жидкости и плотностей тепловых потоков на разогреваемой стенке полости. Проведено измерение полей температуры на тонкой стенке и на свободной поверхности слоя жидкости с помощью тепловизора FLIR x6530sc. Компьютерная обработка тепловизионных фильмов позволила построить распределения температуры и градиентов температуры по высоте стенки в зависимости от времени. Определены амплитудно-частотные характеристики пульсаций температуры, связанные с возникновением вторичных течений в набегающем на стенку потоке нагретой жидкости, изучено их влияние на мгновенные поля температуры на стенке на фоне монотонного изменения.
Летательные аппараты мультироторного типа имеют сравнительно короткую историю активного исполь-зования, в связи с чем многие аспекты их аэродинамики являются слабо исследованными. К одному из таких аспектов относится вопрос о влиянии течения, генерируемого винтами, на элементы рамы и корпуса мультироторного аппарата. В работе исследуется влияние вращения винта на коэффициент аэродинамического сопротивления и боковую силу, действующие на корпус метеодрона, имеющего шарообразную форму. Расчеты выполнены в RANS-постановке с прямым учетом вращения винтов. Верификация численных расчетов выполнена на базе экспериментальных PIV-измерений. Найдено, что аэродинамические характеристики корпуса квадрокоптера существенно зависят от нестационарного течения, генерируемого винтами.
Описаны некоторые свойства вихревых нитей в слабонеидеальном противоточном конденсате Бозе-Эйнштейна (КБЭ). В представленной статье акцент ставится на изучение процессов перезамыкания (реконнекции) и уравнениях движения. Одна из мотиваций данного исследования связана с тем, что динамика квантовых вихрей в сверхтекучем гелии получена на феноменологическом уровне, и ряд вопросов, требующих прояснения, может быть решен путем изучения соответствующей задачи в КБЭ. Рассмотрение вихревой нити как линии пересечения поверхностей, на которых действительные и мнимые части макроскопической волновой функции ψ(r, t) обращаются в нуль, позволило записать уравнение движения для вихревой нити. Замечательным фактом является то, что структура этого уравнения полностью совпадает со структурой уравнения для динамики вихревой нити в сверхтекучем гелии, полученным на основании совершенно других, феноменологических рассуждений.
Ю.А. Пещенюк1,2, Г.Е. Айвазян3, Е.Я. Гатапова1,2 1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия peschenyuk.yulya@gmail.com 2Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия egatapova@physics.msu.ru 3Национальный политехнический университет Армении, Ереван, Армения agagarm@gmail.com
Ключевые слова: микрокапля, микропузыри, испарение, смачивание, поле температуры, ИК-термография
Страницы: 81-90
Исследована динамика изменения температуры поверхности капли воды, лежащей на структурированной подложке из черного кремния, нагретой до 90 ℃. Проанализированы свойства смачивания черного кремния при нагреве подложки в диапазоне температур 30 - 90 ℃. Посредством тепловизионного исследования определено, что при температурах, близких к температуре кипения на границе жидкость - черный кремний, формируются центры парообразования. Исследована динамика изменения температуры на поверхности тонкой капли жидкости на последних стадиях испарения, в том числе при образовании и дальнейшем развитии зародышей пузырей внутри капли. Показано, что наличие конвекции и пузырей приводит к неоднородности поля температур.
Представленное исследование направлено на повышение экологической эффективности путем установления зависимости параметров оптимального горения жидких углеводородных топлив (дизельное топливо, сырая нефть, мазут, керосин, отработанное масло) от их физических свойств при использовании парового распыла перегретым паром. Методология включает построение режимных карт концентрации CO с аппроксимацией радиально-базисными функциями и сглаживанием медианным фильтром. В ходе исследования установлена статистически значимая линейная зависимость между угловыми коэффициентами уравнений оптимального режима и числом Лапласа (r = 0.834, R² = 0.7). На основе полученных зависимостей предложено уравнение для расчета оптимального расхода перегретого водяного пара в зависимости от числа Лапласа для оптимального режима горения жидких углеводородных топлив в атмосферном горелочном устройстве с паровым распылом и камерой газогенерации для снижения эмиссии вредных веществ.
В.Д. Долгих
Самарский государственный технический университет, Самара, Россия torressva12@yandex.ru
Ключевые слова: установка пиролиза метана, метано-водородный нагрев, тепловой расчет, получение водорода, пиролизного углерода и дистиллированной воды, уменьшение выбросов CO, мощность установки, удельный расход топлива
Страницы: 99-106
Разработана, изготовлена и исследована установка получения водорода из метана путем его пиролиза. Нагрев и пиролиз метана выполняется за счет сжигания части метано-водородной смеси (60 % водорода и 40 % метана), получаемой в процессе пиролиза (расход на собственные нужды). Выполнен тепловой расчет установки с учетом теплоты, затрачиваемой на пиролиз, а также потерь через тепловую изоляцию и с уходящими газами. Определены тепловая мощность установки и ее коэффициент полезного действия. Использование метано-водородной смеси в качестве топлива позволяет снизить выбросы CO2 в окружающую среду по сравнению с известными методами получения водорода.
С помощью интегрального метода теплового баланса получены аналитические решения задач формирования динамического и теплового пограничных слоев в реакторе пиролиза (термического разложения) метана при переменных в пределах этих слоев значениях вязкости и температуропроводности. Показано, что на внутренней поверхности стенки металлического реактора, нагретой до температуры 1000 °С, вследствие высокой вязкости и температуропроводности образуется слой неподвижного газа, имеющего такую же температуру, что и стенка. Изотахи и изотермы в указанном слое расположены перпендикулярно поверхности стенки. Формирование пограничных слоев в этом случае происходит на некотором расстоянии от стенки, в пределах которого скорость практически равна нулю, а температура равна температуре стенки, значительно превышающей температуру газа за пределами пограничных слоев. В пристеночном слое неподвижного газа при высокой температуре происходит интенсивное образование углерода (пиролизного графита), отлагающегося на стенках реактора, вплоть до полного зауглероживания проходного сечения последнего и останова процесса пиролиза.
Для создания эффективного микроканального реактора по производству водорода выполнено экспериментальное исследование паровой конверсии монооксида углерода в щелевом кольцевом канале. Микроканальный реактор образован зазором субмиллиметрового размера между двумя цилиндрами, при этом на внешнюю сторону внутреннего цилиндра нанесен катализатор. В качестве катализатора использовалась платина, нанесенная на оксид церия. Экспериментально исследовались тепловые характеристики реакции сдвига с образованием диоксида углерода и водорода. Опыты выполнялись при соотношении водяной пар - монооксид углерода 3:1 при разных расходах смеси. Показано, что четырехкратное увеличение расхода смеси приводит к существенному росту перепада температур между входом и выходом реактора, вызванному тепловыделением реакции (с ΔT ≈ 20 °С при времени контакта 189 мс до 80 °С при времени контакта 46 мс). Анализ состава выходящего газа показал, что с увеличением расхода смеси существенно снижается степень конверсии монооксида углерода.
В работе представлено прямое численное моделирование ламинарного пламени предварительно перемешанной метановоздушной смеси с использованием детального кинетического механизма. В ходе исследования численный модуль laminarSMOKE дополнился решением задачи сопряженного теплообмена между пламенем и стенками сопла. Влияние изменения изотермического граничного условия на стенке сопла на условие сопряженного теплообмена привело к увеличению температуры передней кромки сопла, уменьшению градиента плотности потока вблизи границы сопла и снижению амплитуды низкочастотных пульсаций фронта пламени, вызванных эффектами плавучести.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
