Wymiana ciepła przy wrzeniu na żebrze z pokryciem metalowo-włóknistym

Praca dotyczy badań intensyfikacji wymiany ciepła przy wrzeniu na nieizotermicznych powierzchniach elementów wymiennikowych. W literaturze spotyka się wiele badań związanych z procesami wymiany ciepła przy zmianie fazy, które bardzo często dotyczą pokryć wytwarzanych różnymi technologiami. Główną wadą tych badań jest to, że głównie prowadzone są na powierzchniach izotermicznych. W artykule zaprezentowano wyniki badań działania pojedynczego żebra we wrzącym etanolu w warunkach ciśnienia otoczenia. Zastosowano kamerę termowizyjną do pomiaru rozkładu temperatury dla dwóch próbek: o gładkiej powierzchni i powłoce kapilarno-porowatej nałożonej w celu zwiększenia przejmowania ciepła. W niniejszej pracy przedstawiono badania wpływu wybranego pokrycia kapilarno-porowatego na wielkość wymiany ciepła na nieizotermicznych powierzchniach usytuowanych pionowo. Badania prowadzono na stanowisku pomiarowym, którego głównym elementem jest długie miedziane żebro, którego podstawę utrzymywano w stałej dla danej serii pomiarów temperaturze. Cieczą odbierającą ciepło był etanol pod ciśnieniem atmosferycznym. Omówiono metodykę pomiarów oraz przedstawiono wyniki badań. W oparciu o zmierzony kamerą termowizyjną powierzchniowy rozkład temperatury wyznaczono lokalne wartości odprowadzanego strumienia i współczynnika przejmowania ciepła, które pokazano w postaci krzywej wrzenia dla żebra o powierzchni gładkiej i pokrytej strukturą kapilarno – porowatą. Z porównania lokalnie odprowadzanych strumieni ciepła wynika, że największa różnica pomiędzy nimi występuje przy przegrzaniu 19 K i wynosi niemal 218 kW/m².

Pełny tekst (pdf)

1. Nishikawa K., Fujita Y.: Nucleate Boiling Heat Transfer and Its Augmentation. Hartnett J.P., Irvine, Jr., T.F.(ed.), Academic Press, Advances in Heat Transfer, 20 (1990), pp. 1-82.
2. O’Neill P.S., Gottzmann C.F., Terbot J.W.: Heat Exchangers for NGL. Chem. Eng. Prog., vol. 67, 1971.
3. Orzechowski T., Zwierzchowska A., Zwierzchowska S.: Wymiana ciepła na żebrach z metalowo włóknistym pokryciem kapilarno-porowatym. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 6 (2009), s. 144-145.
4. Orzechowski T., Zwierzchowska A., Zwierzchowska S.: Evaluation of boiling heat transfer coefficients on fin’s smooth surface. Transcom 2009: 8-th European Conference of Young Research and Scientific Workers. Zilina June 22-24, 2009 - Slovak Republic. Ed. by Alan Vaško, Peter Brida, Copyright by University of Žilina, 2009, pp. 169-172.
5. Orzechowski T.: Determining local values of the heat transfer coefficient on a fin. Experimental Thermal and Fluid 31 Issue: 8 (2007) pp. 947-955.
6. Pioro I.L., Rohsenow W., Doerfer S.S.: Nucleate pool-boiling heat transfer. II: assessment of prediction methods. International Journal of Heat transfer 47 (2004) pp. 5045-5057.
7. Semena M.G., Geršuni A.N., Zaripov V.K.: Teplovye truby s metallovoloknistymi kapiljarnymi strukturami. Višč. Škola, Kiev, 1984.