Исследование обобщения теплопередачи для системы охлаждения с минеральными покрытиями

Исследование обобщения теплопередачи для системы охлаждения с минеральными покрытиями

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.31489/2025N3/55-65

Ключевые слова:

тепло- и массообмен, покрытия, термические инструменты, камера сгорания, сопла, детонационный факел

Аннотация

Проведены исследования теплообмена в системах охлаждения с покрытиями из природных материалов в зависимости от параметров детонационного пламени термоинструмента и теплофизических свойств природных материалов. Зафиксировано явление спиновой детонации пламени при коэффициенте избытка окислителя менее единицы, при этом процесс напыления интенсифицировался от 2 до 6 раз. Покрытия показали высокую надежность по сравнению с другими системами наддува. Максимальные удельные тепловые потоки на покрытии составляют (от 2 до 20×106 Вт/м2), частота колебаний - до 200 Гц. Диапазон перегрева покрытия составил (20÷75) К. На модели и экспериментально установлены термодинамические характеристики тепловых инструментов, получен гранулометрический состав материалов, подобраны гидродинамические режимы работы горелок (способ сжигания топлива, длина струи, угол наклона струи). Построена модель взаимодействия осесимметричной сверхзвуковой детонационной струи газов термоинструмента по нормали к покрытию, причем коэффициенты теплоотдачи по данным эксперимента в (5...6) раз выше, чем дает ламинарная теория, и в несколько раз ниже, чем для закона турбулентного теплообмена. Определены время полета частиц, оптимальная толщина покрытий, диаметр порошка, предельные напряжения сжатия и растяжения покрытия.

Библиографические ссылки

Wei Chen, Wuwen Liu, Yue Liang. (2024) An Investigation into the Compressive Strength, Permeability and Microstructure of Quartzite-Rock-Sand Mortar. Fluid Dynamics and Materials Processing, 20(4), 859-872. https://doi.org/10.32604/fdmp.2023.029310 DOI: https://doi.org/10.32604/fdmp.2023.029310

Ramadji C., Messan A., Prud’Homme E. (2020) Influence of Granite Powder on Physico-Mechanical and Durability Properties of Mortar. Materials, 13, 5406. https://doi.org/10.3390/ma13235406 DOI: https://doi.org/10.3390/ma13235406

Ju Wang, Feng Dai, Yi Liu, Hao Tan, Pan Zhou. (2024) Thermophysical-mechanical behaviors of hot dry granite subjected to thermal shock cycles and dynamic loadings. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2024.09.007 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2024.09.007

Ting Zuo, Xianglong Li, Jianguo Wang, Qiwen Hu, Zihao Tao, Tao Hu. (2024) Insights into natural tuff as a building material: Effects of natural joints on fracture fractal characteristics and energy evolution of rocks under impact load. Engineering Failure Analysis, 163(Part A), 108584. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2024.108584 DOI: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2024.108584

Yan Zhang, Chunchi Ma, Yaohui Gao, Kai Meng. (2024) Investigation on mechanical behaviors and energy characteristics of deep-buried marble in a hydraulic tunnel in Southwest China. Transportation Geotechnics, 47, 101270. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2024.101270 DOI: https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2024.101270

Genbach A., Beloev H., Bondartsev D. (2021) Comparison of cooling systems in power plant units. Energies, 14, 6365. https://doi.org/10.3390/en14196365 DOI: https://doi.org/10.3390/en14196365

Shavdinova M.D., Sharipov R.Zh., Meshherjakova T.Y. (2021) Enhancement of steam-turbine condenser steam-jet ejector. Eurasian Physical Technical Journal, 18, 4(38), 52-58. https://doi.org/10.31489/2021No4/52-58 DOI: https://doi.org/10.31489/2021No4/52-58

Komarov I.I., Vegera A.N., Bryzgunov P.A., Makhmutov B.A., Smirnov A.O. (2022) Development and research of the topology of cooling baffles for blades of the axial carbon dioxide turbines. Eurasian Physical Technical Journal, 19, 2(40), 48-57. https://doi.org/10.31489/2022No2/48-57 DOI: https://doi.org/10.31489/2022No2/48-57

Zlateva P., Terziev A., Murzova M., Mileva N., Vassilev M. (2025) Market Research on Waste Biomass Material for Combined Energy Production in Bulgaria: A Path Toward Enhanced Energy Efficiency. Energies, 18(15), 4153. https://doi.org/10.3390/en18154153 DOI: https://doi.org/10.3390/en18154153

Riadh Boubaker, Vincent Platel. (2016) Dynamic model of capillary pumped loop with unsaturated porous wick for terrestrial application. Energy, 111, 402-413. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.05.102 DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.05.102

Jamialahmadi M., Müller-Steinhagen H., Abdollahi H., Shariati A. (2008) Experimental and theoretical studies on subcooled flow boiling of pure liquids and multicomponent mixtures. International Journal of Heat and Mass Transfer, 51(9-10), 2482-2493. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2007.07.052 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2007.07.052

Mieczyslaw E. Poniewski. (2004) Peculiarities of boiling heat transfer on capillary-porous coverings. International Journal of Thermal Sciences, 43(5), 431-442. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2003.10.002 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2003.10.002

Kimihide Odagiri, Hosei Nagano. (2019) Investigation on liquid-vapor interface behavior in capillary evaporator for high heat flux loop heat pipe. International Journal of Thermal Sciences, 140, 530-538. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2019.03.008 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2019.03.008

Ji X., Xu J., Zhao Z., Yang W. (2013) Pool boiling heat transfer on uniform and non-uniform porous coating surfaces. Experimental Thermal and Fluid Science, 48, 198-212. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2013.03.002 DOI: https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2013.03.002

Mohammad S.A., Prasad L., Gupta S.C., Agarwal V.K. (2008) Enhanced boiling of saturated water on copper coated heating tubes. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 47(1), 159-167. https://doi.org/10.1016/j.cep.2007.07.021 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cep.2007.07.021

Chen Li, Peterson G.P., Yaxiong Wang (2006) Evaporation/Boiling in Thin Capillary Wicks (l) - Wick Thickness Effects. Journal of Heat Transfer, 128(12), 1312-1319. https://doi.org/10.1115/1.2349507 DOI: https://doi.org/10.1115/1.2349507

Hanlon M.A., Ma H.B. (2003) Evaporation Heat Transfer in Sintered Porous Media. Journal of Heat Transfer, 125(4), 644-652. https://doi.org/10.1115/1.1560145 DOI: https://doi.org/10.1115/1.1560145

Chen Li, Peterson G.P. (2006) Evaporation/Boiling in Thin Capillary Wicks (II) - Effects of Volumetric Porosity and Mesh Size. Journal of Heat Transfer, 128(12), 1320-1328. https://doi.org/10.1115/1.2349508 DOI: https://doi.org/10.1115/1.2349508

Das A.K., Das P.K., Saha P. (2009) Performance of different structured surfaces in nucleate pool boiling. Applied Thermal Engineering, 29(17-18), 3643-3653. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2009.06.020 DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2009.06.020

Mehmet Arik, Avram Bar-Cohen, Seung Mun You. (2007) Enhancement of pool boiling critical heat flux in dielectric liquids by microporous coatings. International Journal of Heat and Mass Transfer, 50(5-6), 997-1009. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.08.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.08.005

Mohammad S.S., Yong H.J., Soon H.C. (2007) Subcooled flow boiling CHF enhancement with porous surface coatings. International Journal of Heat and Mass Transfer, 50(17-18), 3649-3657. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.09.011 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.09.011

Forrest E., Williamson E., Buongiorno J., Hu L., Rubner M., Cohen R. (2010) Augmentation of nucleate boiling heat transfer and critical heat flux using nanoparticle thin-film coatings. International Journal of Heat and Mass Transfer, 53(1-3), 58-67. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.10.008 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.10.008

Genbach A.A., Bondartsev D.Y. (2020) Limiting Thermal State of Capillary-Porous Power-Plant Components. Russian Engineering Research, 40, 384-389. https://doi.org/10.3103/S1068798X20050093 DOI: https://doi.org/10.3103/S1068798X20050093

Genbach A.A., Bondartsev D.Y., Iliev I.K. (2018) Modelling of capillary coatings and heat exchange surfaces of elements of thermal power plants. Bulgarian Chemical Communications, 50(G), 133-139. Available at: https://www.researchgate.net/profile/Iliya-Iliev-2/publication/330385900_Modelling_of_capillary_coatings_and_heat _exchange_surfaces_of_elements_of_thermal_power_plants/links/5c3dcf32458515a4c727ef12/Modelling-of-capillary-coatings-and-heat-exchange-surfaces-of-elements-of-thermal-power-plants.pdf

Kutateladze (1990) Heat transfer, mass transfer, and friction in turbulent boundary layers. Hemisphere, 367. https://discovery.hw.ac.uk/permalink/f/i526e0/44hwa_alma2127993300003206 [in Russian]

Genbatch A.A., Bondartsev D.Y. (2018) Experimental method of investigation of the heat transfer crisis in a capillary-porous cooling system. News ofthe National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan-Series of Geology and Technical Sciences, (2), 81-88. Available at: http://www.geolog-technical.kz/images/pdf/g20182/229-235.pdf [in Russian]

Загрузки

Опубликована онлайн

2025-09-30

Как цитировать

Генбач A., & Бондарцев D. (2025). Исследование обобщения теплопередачи для системы охлаждения с минеральными покрытиями. Eurasian Physical Technical Journal, 22(3 (53), 55–65. https://doi.org/10.31489/2025N3/55-65

Выпуск

Раздел

Энергетика

Похожие статьи

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.

Loading...