Теплопередача кипящего потока в слое рифленого медного пеноматериала с открытыми порами

Введение. Медный пеноматериал обладает рядом преимуществ. Доказано, что он улучшает теплопередачу при кипении, но увеличивает энергозатраты насоса. Рифленая медная пена позволит достичь оптимального баланса между характеристиками теплопередачи при кипении и потребляемой мощностью насоса. Материалы и методы. Исследован обычный медный пеноматериал и рифленый. Технические характеристики медного пеноматериала представлены комбинациями с пористостью 70, 80 и 90 % и плотностью пор 90 и 110 PPI. Рифленый медный материал имеет 11 и 17 канавок. Соответственно, ширина ребер составляет 2 и 1 мм при глубине канавок 2,9 мм и ширине 0,6 мм. Экспериментальная установка проточного кипения воды в слое пеноматериала состоит из четырех частей: резервуар для нагреваемой воды, насос, испытательная секция и система сбора данных. В испытательной секции жидкая вода превращается в пар и отводит тепло от поверхности медного блока, а затем пар конденсируется в жидкую воду в конечном резервуаре. Результаты исследования. Образцы рифленого медного пеноматериала показали более высокую эффективность, чем образцы обычного. Медный рифленый пеноматериал может повысить критический тепловой поток и коэффициент теплопередачи по сравнению с обычным пеноматериалом. Образцы с 17 канавками показали более высокие показатели, чем образцы с 11 канавками. Визуальное наблюдение показало, что при умеренном и высоком тепловом потоке для рифленого медного пеноматериала с открытыми порами преобладает сложная структура потока. Масса пузырьков пара лучше формировалась над образцами с 17 канавками по сравнению с образцами с 11 канавками. Следовательно, в образце с 17 канавками более интенсивное кипение. Обсуждение и заключение. Количество канавок оказывает существенное влияние на теплопередачу при кипении. Образцы медного рифленого пеноматериала обладают более высоким коэффициентом теплопередачи и критическим тепловым потоком. Структурные параметры, такие как пористость и плотность, оказывают второстепенное влияние на теплопередачу. Визуальное наблюдение показывает, что осуществляется циклическое чередование режимов потока: пузырьковый поток, кольцевой поток и массовое образование пара для образцов с канавками. Большая масса пара образуется на образцах с 17 канавками из-за более интенсивного кипения.