Интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера

Исследовано влияние характерных размеров, граничных условий, а также теплофизических свойств теплоносителя (воды и этанола) на интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера. Получена критериальная зависимость для расчета интенсивности теплоотдачи при кипении в указанных условия...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Дата:2012
Автори: Алексеик, О.С., Кравец, В.Ю., Копчевская, И.А.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2012
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51650
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера / О.С. Алексеик, В.Ю. Кравец, И.А. Копчевская // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2012. — № 1. — С. 49-53. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860007803826995200
author Алексеик, О.С.
Кравец, В.Ю.
Копчевская, И.А.
author_facet Алексеик, О.С.
Кравец, В.Ю.
Копчевская, И.А.
citation_txt Интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера / О.С. Алексеик, В.Ю. Кравец, И.А. Копчевская // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2012. — № 1. — С. 49-53. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description Исследовано влияние характерных размеров, граничных условий, а также теплофизических свойств теплоносителя (воды и этанола) на интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера. Получена критериальная зависимость для расчета интенсивности теплоотдачи при кипении в указанных условиях. Досліджено вплив характерних розмірів, граничних умов, а також теплофізичних властивостей теплоносія (води та етанолу) на інтенсивність тепловіддачі при кипінні на поверхні малого розміру.Отримано критеріальні залежності для розрахунку інтенсивності тепловіддачі при кипінні в зазначених умовах. Dependence of heat-release surface of heat carrier (water and ethanol) characteristic size, boundary conditions and thermophysical properties on boiling heat transfer intensity on small-size surface was investigated. Criterion equation for boiling heat transfer coefficients on small-size surface was obtained.
first_indexed 2025-12-07T16:40:03Z
format Article
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 1 49 ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌΠÓÄÊ 536.24 Î. Ñ. ÀËÅÊÑÅÈÊ, ê. ò. í. Â. Þ. ÊÐÀÂÅÖ, È. À. ÊÎÏ×ÅÂÑÊÀß Óêðàèíà, ÍÒÓÓ «Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èíñòèòóò» E-mail: helga-gor@mail.ru, kravetz_kpi@ukr.net ÈÍÒÅÍÑÈÂÍÎÑÒÜ ÒÅÏËÎÎÒÄÀ×È ÏÐÈ ÊÈÏÅÍÈÈ ÍÀ ÏÎÂÅÐÕÍÎÑÒÈ ÌÀËÎÃÎ ÐÀÇÌÅÐÀ Ñðåäè èñïîëüçóåìûõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñïî- ñîáîâ îõëàæäåíèÿ ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðû îò- âîä òåïëîòû çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ ôàçîâîãî ñîñòîÿ- íèÿ òåïëîíîñèòåëÿ áûë è îñòàåòñÿ îäíèì èç íàè- áîëåå ýôôåêòèâíûõ. Îäíàêî ïðè çíà÷èòåëüíûõ ïëîòíîñòÿõ òåïëîâîãî ïîòîêà íà îõëàæäàåìîé ïîâåðõíîñòè ìîæåò îáðàçîâàòüñÿ ïàðîâàÿ ïëåí- êà, ÷òî ïðèâåäåò ê óõóäøåíèþ óñëîâèé òåïëîîò- âîäà è, êàê ñëåäñòâèå, ê ðåçêîìó âîçðàñòàíèþ òåìïåðàòóðû ïîâåðõíîñòè. Óâåëè÷èòü îòâîäèìóþ ìîùíîñòü ïîçâîëÿåò ïðèìåíåíèå òî÷å÷íûõ òåï- ëîîòâîäîâ. Âñëåäñòâèå áîëåå ñâîáîäíîãî, ÷åì íà ïîâåðõíîñòè áîëüøîãî ðàçìåðà, äîñòóïà òåïëîíî- ñèòåëÿ ê öåíòðó ïàðîîáðàçîâàíèÿ ïðîèñõîäèò óâå- ëè÷åíèå íå òîëüêî êðèòè÷åñêîé ïëîòíîñòè òåïëî- âîãî ïîòîêà qêð, íî è ýôôåêòèâíîñòè ïåðåäà÷è òåïëîòû â öåëîì. Íåêîòîðûå àâòîðû îòìå÷àþò, ÷òî óìåíüøåíèå ðàçìåðîâ òåïëîîòäàþùåé ïîâåðõ- íîñòè ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ qêð äî 10 ðàç ïî ñðàâíåíèþ ñ ãëàäêèìè ïîâåðõíîñòÿìè áîëüøîãî ðàçìåðà [1, 2].  ïîñëåäíåå âðåìÿ çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü èññëå- äîâàíèé ïðîöåññà êèïåíèÿ íà ãëàäêèõ ïîâåðõíî- ñòÿõ ïîñâÿùåíà èçó÷åíèþ òàêèõ õàðàêòåðèñòèê, êàê ñêîðîñòü ðîñòà, õàðàêòåð èçìåíåíèÿ ôîðìû è ðàçìåðîâ ïàðîâûõ ïóçûðåé è ÷àñòîòà èõ îòðû- âà [3—6], à òàêæå ìîäåëèðîâàíèþ ïðîöåññà èñ- ïàðåíèÿ â ïîëîñòü ïàðîâîãî ïóçûðÿ [7—9].  òî æå âðåìÿ, äëÿ ðåøåíèÿ ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷ áîëåå àêòóàëüíûì ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå êðèâûõ êèïåíèÿ èëè æå çàâèñèìîñòè êîýôôè- öèåíòà òåïëîîòäà÷è íà òåïëîîòäàþùåé ïîâåðõ- íîñòè îò îòâîäèìîé ìîùíîñòè è ðÿäà äðóãèõ ïàðàìåòðîâ. Ïîäîáíîãî ðîäà èññëåäîâàíèÿ ïðåä- ñòàâëåíû â [10—15].  áîëüøåé ÷àñòè ýòèõ ðà- áîò â êà÷åñòâå òåïëîíîñèòåëÿ èñïîëüçîâàëàñü âîäà, äàâëåíèå — àòìîñôåðíîå, à íåïîñðåäñòâåí- íî ïðîöåññ êèïåíèÿ èññëåäîâàëñÿ íà ïîâåðõíî- ñòè áîëüøîãî ðàçìåðà [10—14]. Èñêëþ÷åíèå ñî- ñòàâëÿåò [11], ãäå áûëè èññëåäîâàíû õàðàêòåðè- ñòèêè êèïåíèÿ æèäêîñòåé FC-72 è èçîïðîïàíî- Èññëåäîâàíî âëèÿíèå õàðàêòåðíûõ ðàçìåðîâ, ãðàíè÷íûõ óñëîâèé, à òàêæå òåïëîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ òåïëîíîñèòåëÿ (âîäû è ýòàíîëà) íà èíòåíñèâíîñòü òåïëîîòäà÷è ïðè êèïåíèè íà ïîâåðõíîñòè ìàëîãî ðàçìåðà. Ïîëó÷åíà êðèòåðèàëüíàÿ çàâèñèìîñòü äëÿ ðàñ÷åòà èíòåíñèâíîñòè òåïëîîòäà÷è ïðè êèïåíèè â óêàçàííûõ óñëîâèÿõ. Êëþ÷åâûå ñëîâà: êèïåíèå, ïîâåðõíîñòü ìàëîãî ðàçìåðà, èíòåíñèâíîñòü òåïëîîòäà÷è, êðèòåðèàëü- íàÿ çàâèñèìîñòü. ëà, è [12], ãäå áûëè îïðåäåëåíû êðèâûå êèïå- íèÿ âîäû ïðè äàâëåíèè îò 0,1 äî 7,0 ÌÏà. Îò- äåëüíî ñëåäóåò îòìåòèòü ðàáîòó L. Cheng è J. R. Thome [15], â êîòîðîé ïðîâîäèëèñü ïðåäâàðè- òåëüíûå èññëåäîâàíèÿ ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ ìèê- ðîïðîöåññîðà íà æèäêîì CO2 ïðè ïîìîùè êîì- ïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ. Ñðåäè ðàññìîòðåííûõ ðàáîò òîëüêî â îäíîé ìîæíî âûäåëèòü èññëåäîâàíèÿ èíòåãðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê òåïëîîáìåíà, áëèçêèõ ê õàðàêòå- ðèñòèêàì íà ïîâåðõíîñòÿõ ìàëûõ ðàçìåðîâ. Èñ- ñëåäîâàííóþ â [10] ïîâåðõíîñòü ñî ñòðóêòóðè- ðîâàííûìè öåíòðàìè ïàðîîáðàçîâàíèÿ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ñîâîêóïíîñòü ïîâåðõíîñòåé ìà- ëîãî ðàçìåðà íà òåïëîïðîâîäÿùåé ïîäëîæêå. Îä- íàêî, ïîñêîëüêó ãåîìåòðèÿ ïîâåðõíîñòè îêàçû- âàåò çíà÷èòåëüíîå âëèÿíèå íà èíòåíñèâíîñòü òåï- ëîîáìåíà ïðè êèïåíèè, ðàñïðîñòðàíåíèå ðåçóëü- òàòîâ, ïîëó÷åííûõ â [10], íà ìàññèâû ïîâåðõíî- ñòåé ìàëîãî ðàçìåðà ìîæåò ïðèâåñòè ê çíà÷è- òåëüíûì ïîãðåøíîñòÿì â ðàñ÷åòàõ. Òàêèì îáðàçîì, àíàëèç ëèòåðàòóðíûõ èñòî÷- íèêîâ ïîêàçàë, ÷òî â íàñòîÿùåå âðåìÿ íåò äîñòà- òî÷íîãî êîëè÷åñòâà äàííûõ äëÿ ïîëó÷åíèÿ îáîá- ùàþùèõ çàâèñèìîñòåé äëÿ îïðåäåëåíèÿ îñíîâ- íûõ õàðàêòåðèñòèê ïðîöåññà êèïåíèÿ íà ïîâåð- õíîñòè ìàëîãî ðàçìåðà.  äàííîé ðàáîòå ñäåëà- íà ïîïûòêà ïîëó÷åíèÿ ýìïèðè÷åñêèõ çàâèñèìî- ñòåé, ïîçâîëÿþùèõ îïðåäåëèòü êîýôôèöèåíò òåï- ëîîòäà÷è äëÿ òàêîãî ïðîöåññà â çàâèñèìîñòè îò õàðàêòåðíûõ ðàçìåðîâ ïîâåðõíîñòè, ãðàíè÷íûõ óñëîâèé, à òàêæå òåïëîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ ðàç- ëè÷íûõ òåïëîíîñèòåëåé. Îïèñàíèå ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè è ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòîâ Êîíñòðóêöèÿ ðàáî÷åãî ó÷àñòêà óñòàíîâêè ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 1.  êà÷åñòâå òåïëîâûäå- ëÿþùåãî ýëåìåíòà áûë èñïîëüçîâàí ìåäíûé ñòåð- æåíü 1 êðóãëîãî ñå÷åíèÿ äèàìåòðîì d=1,73 ìì.  òåïëîâûäåëÿþùóþ ïîâåðõíîñòü íà òîðöå ñòåðæ- Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 150 ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌΠíÿ (äàëåå — ìèêðîïîâåðõíîñòü) è íà ðàññòîÿ- íèè δ = 7,5 ìì îò íåå â ñòåðæåíü áûëè çà÷åêàíå- íû äâå êîíñòàíòàíîâûå ïðîâîëîêè. Ñ ïîìîùüþ îáðàçîâàííûõ òàêèì îáðàçîì òåðìîïàð îïðåäå- ëÿëñÿ êàê ïåðåäàâàåìûé òåïëîâîé ïîòîê, òàê è òåìïåðàòóðà ïîâåðõíîñòè. Ñòåðæåíü 1 ñ ïîìî- ùüþ ýïîêñèäíîé ñìîëû áûë âêëååí çàïîäëèöî â ñòåêëîâîëîêíèòîâóþ øàéáó 2. Ñ öåëüþ îïðåäå- ëåíèÿ óòå÷åê òåïëîòû ÷åðåç øàéáó â íåå íà ðàç- ëè÷íûõ äèàìåòðàõ áûëè âìîíòèðîâàíû ÷åòûðå ìåäü-êîíñòàíòàíîâûå òåðìîïàðû 3 (ðèñ. 2). Òàê- æå ê ñòåêëîâîëîêíèòîâîé øàéáå áûëà ïðèñîåäè- íåíà ãèëüçà ñ òåðìîïàðîé (íà ðèñ. 1 íå ïîêàçà- íà), ïî ïîêàçàíèÿì êîòîðîé îïðåäåëÿëàñü òåì- ïåðàòóðà æèäêîñòè T5. Ê ãèëüçå áûëà ïðèïàÿíà êàëèáðîâî÷íàÿ ïðîâîëîêà äèàìåòðîì 0,85 ìì, êî- òîðàÿ ñëóæèëà ìåðèëîì ìàñøòàáà ïðè îïðåäå- ëåíèè ðàçìåðîâ ïàðîâûõ ïóçûðüêîâ. Òåïëîïîä- âîä ê ýëåìåíòó îñóùåñòâëÿëñÿ ñ ïîìîùüþ íèõ- ðîìîâîãî íàãðåâàòåëÿ 9, íàìîòàííîãî íà ñòåð- æåíü 1, êîòîðûé äëÿ óìåíüøåíèÿ òåïëîïîòåðü â îêðóæàþùåå ïðîñòðàíñòâî áûë ïîêðûò ñëîåì òåï- ëîèçîëÿöèè 4. Øàéáà 2 ñ òåïëîâûäåëÿþùèì ýëåìåíòîì 1 ðàñïîëàãàëàñü â êîðïóñå 5 è ôèêñèðîâàëàñü ñ ïîìîùüþ äâóõ óïëîòíÿþùèõ êîëåö 6 è 7 è ïðè- æèìíîé ãàéêè 8. Óïëîòíÿþùèå êîëüöà âûïîë- íåíû èç âàêóóìíîé ðåçèíû, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðî- âîäèòü èñïûòàíèÿ ïðè ïîíèæåííîì äàâëåíèè. Ñõåìà óñòàíîâêè, íà êîòîðîé ïðîâîäèëèñü èññëåäîâàíèÿ, ïðèâåäåíà íà ðèñ. 3. Ðàáî÷èé ó÷àñòîê ÐÓ âñòàâëÿëè â ñïåöèàëü- íûé ñòàêàí Ñ, ââàðåííûé â íèæíþþ ÷àñòü ýêñ- ïåðèìåíòàëüíîé êàìåðû ÐÊ, è ôèêñèðîâàëè ñ ïîìîùüþ ïðèæèìíîé ãàéêè ÃÏ. Ýêñïåðèìåí- òàëüíàÿ êàìåðà ïðåäñòàâëÿëà ñîáîé ñòàëüíîé öèëèíäð äèàìåòðîì 0,1 ì è äëèíîé 0,1 ì. Ïðè ïðîâåäåíèè ýêñïåðèìåíòà îíà ðàñïîëàãàëàñü òà- êèì îáðàçîì, ÷òîáû òåïëîâûäåëÿþùàÿ ïîâåðõ- íîñòü íàõîäèëàñü â ãîðèçîíòàëüíîé ïëîñêîñòè.  òîðöåâûõ ñòåíêàõ êàìåðû âûïîëíåíû ñìîòðî- âûå îêíà, ÷òî ïîçâîëÿëî âåñòè âèçóàëüíîå íà- áëþäåíèå çà ïðîöåññîì êèïåíèÿ. Çàïîëíåíèå êàìåðû ðàáî÷åé æèäêîñòüþ îñó- ùåñòâëÿëè ÷åðåç øòóöåð ØÇ, ðàñïîëîæåííûé â âåðõíåé ÷àñòè êàìåðû. Óðîâåíü æèäêîñòè áûë íà 10—20 ìì âûøå òåðìîïàðû, ïîñðåäñòâîì êî- òîðîé îïðåäåëÿëè òåìïåðàòóðó ðàáî÷åé ñðåäû. Âî âðåìÿ ïðîâåäåíèÿ îïûòîâ ê øòóöåðó ØÇ ïðèñîåäèíÿëè êîíäåíñàòîð-õîëîäèëüíèê äëÿ ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîãî äàâëåíèÿ è óðîâíÿ æèäêîñòè â êàìåðå. Ýêñïåðèìåíòàëüíóþ êàìåðó íàãðåâàëè ñ ïî- ìîùüþ íèõðîìîâîãî ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ ÍÝ1. Ñ öåëüþ óìåíüøåíèÿ ïîòåðü òåïëîòû â îêðóæà- þùåå ïðîñòðàíñòâî ðàáî÷àÿ êàìåðà è ýëåêòðî- íàãðåâàòåëü áûëè òåïëîèçîëèðîâàíû. Ïîêàçàíèÿ òåðìîïàð ÷åðåç àíàëîãî-öèôðîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü ÀÖÏ ICP CON I-7018Z ïåðå- äàâàëèñü íà êîìïüþòåð. Óñòàíîâëåííîå íà íåì ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå ïîçâîëÿëî íàáëþäàòü ïîêàçàíèÿ òåðìîïàð â ðåàëüíîì âðåìåíè, à òàê- æå âåñòè èõ çàïèñü. Ïåðåä ïðîâåäåíèåì îñíîâíîé ñåðèè îïûòîâ ïðîâîäèëè äåãàçàöèþ êàìåðû è ðàáî÷åé æèäêî- ñòè, ïîñëå ÷åãî èõ íàãðåâàëè äî òåìïåðàòóðû íàñûùåíèÿ ñ ïîìîùüþ âíåøíåãî íàãðåâàòåëÿ ÍÝ1. Ïîñëå òîãî êàê íà âíóòðåííèõ ñòåíêàõ êà- ìåðû ïîÿâëÿëèñü îäèíî÷íûå öåíòðû ïàðîîáðà- çîâàíèÿ, ìîùíîñòü íà ýëåêòðîíàãðåâàòåëå ÍÝ1 óìåíüøàëè äî âåëè÷èíû, äîñòàòî÷íîé äëÿ êîì- ïåíñàöèè òåïëîâûõ ïîòåðü â îêðóæàþùåå ïðî- ñòðàíñòâî, êîãäà òåìïåðàòóðà ðàáî÷åé æèäêîñòè ïîääåðæèâàëàñü ðàâíîé òåìïåðàòóðå íàñûùåíèÿ. Âñëåä çà ýòèì ïîäàâàëè íàãðóçêó íà ýëåêò- ðîíàãðåâàòåëü ðàáî÷åãî ýëåìåíòà ÍÝ2, è ìîù- íîñòü óâåëè÷èâàëè äî òåõ ïîð, ïîêà íà ìèêðî- ïîâåðõíîñòè íå íà÷èíàëñÿ ïðîöåññ êèïåíèÿ. Íà- Ðèñ. 2. Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ òåðìîïàð íà ðàáî÷åì ýëåìåíòå: 1 — òåïëîâûäåëÿþùèé ñòåðæåíü; 2 — ñòåêëîâîëîêíèòîâàÿ øàéáà Ðèñ. 1. Êîíñòðóêöèÿ ðàáî÷åãî ó÷àñòêà ýêñïåðèìåí- òàëüíîé óñòàíîâêè: 1 — ìåäíûé ñòåðæåíü; 2 — ñòåêëîâîëîêíèòîâàÿ íåñóùàÿ ñòåí- êà; 3 — ìåäü-êîíñòàíòàíîâûå òåðìîïàðû; 4 — òåïëîèçîëÿöèÿ; 5 — êîðïóñ; 6, 7 — óïëîòíÿþùèå øàéáû; 8 — ïðèæèìíàÿ ãàéêà; 9 — ýëåêòðîíàãðåâàòåëü 139 2 5 6 7 8 r4 r3 r2 r1 Ò5 Òâåðõ Ò1 Ò2 Ò3 Ò4 Òíèæ 1 2 4 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 1 51 ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌΠ÷àëî êèïåíèÿ ôèêñèðîâàëè âèçóàëüíî. Çíà÷å- íèå ìîùíîñòè, ïîäâîäèìîé ê òåïëîâûäåëÿþùå- ìó ñòåðæíþ, êîíòðîëèðîâàëè ïî ïîêàçàíèÿì âàòò- ìåòðà. Ïîñëå âûõîäà íà ñòàöèîíàðíûé ðåæèì çàïèñü ïîêàçàíèé òåðìîïàð ïðîâîäèëè íà ïðî- òÿæåíèè åùå íåêîòîðîãî âðåìåíè. Äàëåå ìîù- íîñòü íà ðàáî÷åì ýëåìåíòå óâåëè÷èâàëè íà íåêî- òîðóþ ôèêñèðîâàííóþ âåëè÷èíó è îïèñàííûå äåéñòâèÿ ïîâòîðÿëè. Îïûò ïðîâîäèëñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà òåìïåðàòóðà ïîâåðõíîñòè ýëåìåíòà íå äîñòèãàëà ïðåäåëüíî äîïóñòèìîãî äëÿ äàííîé êîíñòðóêöèè çíà÷åíèÿ (â íàøåì ñëó÷àå ýòî áûëà òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ êëåÿ, êîòîðûì ñòåðæåíü âêëåèâàëñÿ â øàéáó). Ìåòîäèêà îáðàáîòêè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ Ïîñëå àíàëèçà ïåðâè÷íûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ îïðåäåëÿëè ãðàíèöû ñòàöèîíàðíûõ ðå- æèìîâ. Äëÿ êàæäîãî ðåæèìà ðàññ÷èòûâàëè çíà- ÷åíèÿ òåìïåðàòóðû â òî÷êàõ ðàñïîëîæåíèÿ òåð- ìîïàð (ñì. ðèñ. 2). Êîëè÷åñòâî òåïëîòû, ïîäâîäèìîå ê òåïëîâû- äåëÿþùåé ïîâåðõíîñòè, îïðåäåëÿëè ñîãëàñíî çàêîíó Áèî—Ôóðüå Qïîäâ= λñòFìê(Òíèæ–Òâåðõ)/δ, ãäå λñò — êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè òåïëîâû- äåëÿþùåãî ñòåðæíÿ; Fìê — ïëîùàäü ìèêðîïîâåðõíîñòè. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ óòå÷åê òåïëîòû Qïîò ÷åðåç ñòåêëîâîëîêíèòîâóþ øàéáó äîïóñêàëîñü, ÷òî åå ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê êîëüöåâîå ðåáðî ñ îäíîñòîðîííèì îòâîäîì òåïëîòû, è ðàñ÷åò ïðî- âîäèëè ñîãëàñíî ìåòîäèêå, ïðåäñòàâëåííîé â [16, ñ. 55—57]. Ïîñëå îïðåäåëåíèÿ êîëè÷åñòâà òåïëîòû Qïîò, îòâåäåííîãî øàéáîé, ðàññ÷èòûâàëè ïåðåäàâàåìûé òåïëîâîé ïîòîê Qîòâ è êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà- ÷è α îò ìèêðîïîâåðõíîñòè: Qîòâ = Qïîäâ– Qïîò; α = Qîòâ/[Fìê(Òâåðõ – Ò5)]. Ïðè ðàñ÷åòå áåçðàçìåðíûõ êîìïëåêñîâ Ðåé- íîëüäñà Re è Íóññåëüòà Nu â êà÷åñòâå îïðåäåëÿ- þùåãî ðàçìåðà ïðèíèìàëàñü êàïèëëÿðíàÿ ïî- ñòîÿííàÿ Ëàïëàñà lc [16, ñ. 282], à â êà÷åñòâå ñêîðîñòè — ïðèâåäåííàÿ ñêîðîñòü ïàðîîáðàçî- âàíèÿ w [16, ñ. 298]: Nu =αlc/λ; Re =wlc/v; Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé  ðåçóëüòàòå îáðàáîòêè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ áûëà ïîëó÷åíà çàâèñèìîñòü êîýôôèöè- åíòà òåïëîîòäà÷è îò ïëîòíîñòè îòâîäèìîãî òåï- ëîâîãî ïîòîêà ïðè êèïåíèè íà òåõíè÷åñêè ãëàä- êîé ïîâåðõíîñòè ìàëîãî ðàçìåðà ïðè àòìîñôåð- íîì äàâëåíèè. Êàê âèäíî èç ðèñ. 4, â ñëó÷àå èñïîëüçîâàíèÿ ïîâåðõíîñòè ìàëîãî ðàçìåðà äîñòèãàåòñÿ áîëü- øàÿ ïëîòíîñòü òåïëîâîãî ïîòîêà q, ÷åì ïðè êè- ïåíèè íà áîëüøîé ïîâåðõíîñòè. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ê ïîâåðõíîñòè ìàëîãî ðàçìåðà æèäêîñòü Ðèñ. 3. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè: ÐÊ — ðàáî÷àÿ êàìåðà; ÐÓ — ðàáî÷èé ó÷àñòîê; ÃÏ — ãàéêà ïðèæèì- íàÿ; ÍÝ1 — ýëåêòðîíàãðåâàòåëü êàìåðû; ÍÝ2 — ýëåêòðîíàãðåâàòåëü òåïëîâûäåëÿþùåãî ýëåìåíòà; ÁÏ — áëîê ïèòàíèÿ; ÂÒ — âàòòìåòð; ËÀÒÐ — ëàáîðàòîðíûé àâòîòðàíñôîðìàòîð; ÑÍ1...ÑÍ3 — ñòàáèëèçà- òîðû íàïðÿæåíèÿ; ØÇ — øòóöåð çàïðàâî÷íûé; ÁÏ — áëîê ïèòàíèÿ; ÀÖÏ — àíàëîãî-öèôðîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè æèäêîñòè; q/(rρ′′); ïëîòíîñòü ïîäâîäèìîãî òåïëîâîãî ïîòîêà; òåïëîòà ïàðîîáðàçîâàíèÿ; ïëîòíîñòü ïàðà íà ëèíèè íàñûùåíèÿ; êîýôôèöèåíò êèíåìàòè÷åñêîé âÿçêîñòè æèäêîñòè. ãäå λ — w = q — r — ρ′′ — v — ÀÖÏ ÏÊ ~220  ~220  ÑÍ2 ÑÍ3 ÐÊ Ò1-Ò7 Ñ ÐÓ ÃÏ ÍÝ2 ÂÒ ÁÏ ØÇÍÝ1 ËÀÒÐ ÑÍ1 ~220  ~220  W Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 152 ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌΠèìååò ëó÷øèé äîñòóï, âñëåäñòâèå ÷åãî îáðàçîâà- íèå ñóõîãî ïÿòíà ïðîèñõîäèò ïðè áîëüøèõ ïëîò- íîñòÿõ òåïëîâîãî ïîòîêà. Ñîïîñòàâëåíèå ïîëó÷åííûõ îïûòíûõ äàííûõ ñ ðàñ÷åòíîé çàâèñèìîñòüþ, ïðèâåäåííîé â [16], ïîêàçàëî íåêîòîðîå (äî 30%) ðàñõîæäåíèå ìåæ- äó íèìè. Ê òîìó æå, çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü îïûò- íûõ äàííûõ áûëà ïîëó÷åíà äëÿ ïëîòíîñòåé òåï- ëîâîãî ïîòîêà, êîòîðûå ïðåâûøàþò êðèòè÷åñêèå çíà÷åíèÿ ïðè êèïåíèè íà áåñêîíå÷íîé ïëàñòèíå, à ôîðìóëà â [16] ïðèìåíèìà òîëüêî â äîêðèòè- ÷åñêîé îáëàñòè. Âñå ýòî ãîâîðèò î òîì, ÷òî åå èñïîëüçîâàíèå ïðè ðàñ÷åòå èíòåíñèâíîñòè òåï- ëîîòäà÷è ïðè êèïåíèè íà ïîâåðõíîñòÿõ ìàëîãî ðàçìåðà ìîæåò ïðèâåñòè ê ñóùåñòâåííûì ïîãðåø- íîñòÿì. Ïðè èññëåäîâàèÿõ áûëî îòìå÷åíî ñóùåñòâåí- íîå âëèÿíèå äèàìåòðà ìèêðîïîâåðõíîñòè íà èí- òåíñèâíîñòü òåïëîîòäà÷è ïðè êèïåíèè (ðèñ. 5): ïðè óâåëè÷åíèè äèàìåòðà ïðîèñõîäèëî óõóäøå- íèå òåïëîîòäà÷è, ÷òî, âåðîÿòíî, ìîæíî îáúÿñ- íèòü óâåëè÷åíèåì òîëùèíû òåïëîâîãî ïîãðàíè÷- íîãî ñëîÿ. Êðîìå ýòîãî, ýêñïåðèìåíòàëüíî áûëî óñòàíîâ- ëåíî, ÷òî ñòåïåíü âëèÿíèÿ ïëîòíîñòè òåïëîâîãî ïîòîêà íà èíòåíñèâíîñòü òåïëîîòäà÷è (ò. å. ïðè- ðîñò Nu ñ ðîñòîì Re) ïðè êèïåíèè ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò òåïëîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ òåïëîíî- ñèòåëÿ (ðèñ. 6).  ðåçóëüòàòå îáîáùåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïî êèïåíèþ âîäû è ýòàíîëà íà ïîâåðõ- íîñòÿõ äèàìåòðàìè 0,88, 1,73 è 4,94 ìì áûëà ïîëó÷åíà êðèòåðèàëüíàÿ çàâèñèìîñòü Nu=0,184Re0,718(d/lc) –0,314 ⋅Pr0,45, êîòîðàÿ ïðèìåíèìà ïðè çíà÷åíèÿõ îòâîäèìîé ìîù- íîñòè îò 3,1⋅104 äî 7,4⋅106 Âò/ì2 äëÿ âîäû è îò 2,7⋅105 äî 1,4⋅106 Âò/ì2 äëÿ ýòàíîëà (çäåñü Pr — ÷èñëî Ïðàíäòëÿ). Äàííàÿ çàâèñèìîñòü àïïðîêñèìèðóåò èìåþ- ùèåñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå (ðèñ. 7) ñî ñðåäíåé òî÷íîñòüþ ±12%, ïðè ýòîì ìàêñèìàëü- íîå îòêëîíåíèå íå ïðåâûøàåò 23%. Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü áåçðàçìåðíîãî êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è îò áåçðàçìåðíîãî äèàìåòðà òåïëîâû- äåëÿþùåé ïîâåðõíîñòè äëÿ âîäû ïðè Re ≈ 8,3⋅103 Nu 200 100 0 1 2 d/lc Nu 102 10 103 104 105 Re Ðèñ. 6. Âëèÿíèå òåïëîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ òåïëîíî- ñèòåëÿ íà èíòåíñèâíîñòü òåïëîîáìåíà ïðè êèïåíèè 1 — âîäà 2 — ýòàíîë 1 2 Ðèñ. 7. Ñîïîñòàâëåíèå ðàñ÷åòíûõ è îïûòíûõ äàííûõ äëÿ âîäû (à, á) è äëÿ ýòàíîëà (â) Nu 200 100 0 0,5 1,0 1,5 Re⋅10–4 Nu 800 400 0 1 3 5 Re⋅10–4 Nu 400 200 0 1 2 3 Re⋅10–5 Âîäà d=1,73 ìì Âîäà d=0,88 ìì Ýòàíîë d=1,73 ìì Êðèçèñ êèïåíèÿ â áîëüøîì îáúåìå Êðèçèñ êèïåíèÿ íà ìèêðîïîâåðõíîñòè 106 105 104 103 α,  ò/ (ì 2 ⋅Ê ) 105 106 q, Âò/ì2 Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è îò îòâîäèìîé ìîùíîñòè äëÿ âîäû, ïîëó÷åííàÿ ýêñïå- ðèìåíòàëüíî äëÿ ìèêðîïîâåðõíîñòè (1) è ðàñ÷åò- íûì ïóòåì â [16, c. 308] äëÿ êèïåíèÿ íà áåñêîíå÷- íîé ïëàñòèíå â áîëüøîì îáúåìå (2) Êðèçèñ êèïåíèÿ â áîëüøîì îáúåìå 1 2 d=1,73 ìì à) á) â) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 1 53 ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌΠÎòìåòèì, ÷òî äëÿ ïëîòíîñòåé òåïëîâîãî ïîòî- êà q âûøå 1,4⋅106 Âò/ì2 ïðè êèïåíèè ýòàíîëà íàáëþäàëèñü ïðåäêðèçèñíûå è êðèçèñíûå ÿâëå- íèÿ. Ïîëó÷åííàÿ æå îáîáùàþùàÿ çàâèñèìîñòü íå ìîæåò ïðèìåíÿòüñÿ â ïðåäêðèçèñíîé îáëàñòè âñëåäñòâèå èçìåíåíèÿ ìåõàíèçìà êèïåíèÿ, ïî- ñêîëüêó â òàêîì ñëó÷àå ðàñ÷åòíûå çíà÷åíèÿ èí- òåíñèâíîñòè òåïëîîòäà÷è ìîãóò çíà÷èòåëüíî ïðå- âûøàòü ðåàëüíûå (ñì. íà ðèñ. 7, â îáëàñòü, ãäå Re > 2,5⋅105). *** Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åíà ýìïèðè÷åñêàÿ çà- âèñèìîñòü äëÿ ðàñ÷åòà èíòåíñèâíîñòè òåïëîîòäà- ÷è ïðè êèïåíèè íà ïîâåðõíîñòè ìàëîãî ðàçìå- ðà, êîòîðàÿ ó÷èòûâàåò âëèÿíèå íå òîëüêî ïëîò- íîñòè îòâîäèìîãî òåïëîâîãî ïîòîêà, íî è ôèçè- ÷åñêèõ ñâîéñòâ òåïëîíîñèòåëÿ è äèàìåòðà òåïëî- îòäàþùåé ïîâåðõíîñòè. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Êðàâåö Â. Þ., Ôðèäðèõñîí Þ. Â., Áîñàÿ Î. Â. Êðè- çèñ òåïëîîòäà÷è ïðè êèïåíèè æèäêîñòåé íà ìèêðîïîâåðõíîñ- òÿõ // Èíæåíåðíî-ôèçè÷åñêèé æóðíàë.— 1991.— Ò. 60— ¹ 2.— Ñ. 266—270. [Kravets V. Yu., Fridrikhson Yu. V., Bosaya O. V. // Inzhenerno-fizicheskii zhurnal. 1991. Vol. 60. N 2. P. 266] 2. Êóäðèöêèé Ã. Ð. Òåïëîîáìåí ïðè êèïåíèè â óñëîâèÿõ îïðåäåëÿþùåãî âëèÿíèÿ ãåîìåòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ïî- âåðõíîñòè íàãðåâà / Àâòîðåô. ... äèñ. ä-ðà òåõí. íàóê.— Êèåâ: ÈÒÒÔ ÍÀÍÓ, 1995. [Kudritskii G. R. / Avtoref. ... dis. d-ra tekhn. nauk. Kiev: ITTF NANU. 1995] 3. Siedel S. Cioulachtjian S., Bonjour J. Experimental analysis of bubble growth, departure and interactions during pool boiling on artificial nucleation sites // Experimental Thermal and Fluid Science.— 2008.— Vol. 38.— Ð. 1504—1511. 4. Ùåðáàêîâ Â. Ê., Êðàâåö Â. Þ. Òåìïåðàòóðíûé ðåæèì è òåïëîîòäà÷à ïðè êèïåíèè íà ìèêðîïîâåðõíîñòÿõ âîäû â áîëüøîì îáú¸ìå //  ñá. ñòàòåé “Òåïëîìàññîîáìåí-VI”.— Ò. 4, ÷. 1.— Ìèíñê, 1980.— Ñ. 90—95. [Shcherbakov V. K., Kravets V. Yu. // V sb. statei Teplomassobmen-VI. Vol. 4, p. 1. Minsk, 1980. P. 90] 5. Kim J., Oh B. D., Kim M. H. Experimental study of pool temperature effects on nucleate pool boiling // International Journal of Multiphase Flow.— 2006.— Vol. 32.— P. 208—231. 6. Gerardi C., Buongiorno J., Hu L., McKrell T. Study of bubble growth in water pool boiling through synchronized, infrared thermometry and high-speed video // International Journal of Heat and Mass Transfer.— 2010.— Vol. 53.— Ð. 4185—4192. 7. Kim J., Kim M. H. On the departure behaviours of bubble at nucleate pool boiling // International Journal of Multiphase Flow.— 2006.— Vol. 32.— Ð. 1269—1286. 8. Genske P., Stephan K. Numerical simulation of heat transfer during growth of single vapour bubbles in nucleate boiling // International Journal of Thermal Sciences.— 2006.— Vol. 45.— Ð. 299—309. 9. Stephan P., Kern J. Evaluation of heat and mass transfer phenomena in nucleate boiling // International Journal of Heat and Fluid Flow.— 2004.— V. 25.— Ð. 140—148. 10. Das A. K., Das P. K., Saha P. Nucleate boiling of water from plain and structured surfaces // Experimental Thermal and Fluid Science.— 2007.— V. 31.— Ð. 967—977 11. Sakashita H., Ono A. Boiling behaviors and critical heat flux on a horizontal plate in saturated pool boiling of water at high pressures // International Journal of Heat and Mass Transfer.— 2009.— Vol. 52.— Ð. 744—750 12. Auracher H., Marquardt W. Heat transfer characteristics and mechanisms along entire boiling curves under steady-state and transient conditions // International Journal of Heat and Fluid Flow.— 2004 .— V. 25.— Ð. 223—242. 13. Coursey J. S., Kim J. Nanofluid boiling: The effect of surface wettability // International Journal of Heat and Fluid Flow.— 2008.— Vol. 29.— Ð. 1577—1585. 14. Myers J. G., Yerramilli V. K. et al. Time and space resolved wall temperature and heat flux measurements during nucleate boiling with constant heat flux boundary conditions // International Journal of Heat and Mass Transfer.— 2005.— Vol. 48.— Ð. 2429—2442 15. Cheng L., Thome J. R. Cooling of microprocessors using flow boiling of CO2 in a micro-evaporator: Preliminary analysis and performance comparison // Applied Thermal Engineering.— 2009.— Vol. 29.— Ð. 2426”2432 16. Èñà÷åíêî Â. Ï., Îñèïîâà Â. À., Ñóêîìåë À. Ñ. Òåï- ëîïåðåäà÷à.— Ì.-Ë.: Ýíåðãèÿ, 1965. [Isachenko V. P., Osipova V. A., Sukomel A. S. Teploperedacha. Moscow — Leningrad: Energiya. 1965] Äàòà ïîñòóïëåíèÿ ðóêîïèñè â ðåäàêöèþ 21.09 2011 ã. ___________________________ Alekseik O. S., Kravets V. Yu., Kopchevskaya I. A. Boiling heat transfer intensity on small-size surface. Keywords: boiling, small-size surface, heat transfer coefficient, criterion equation. Dependence of heat-release surface of heat carrier (water and ethanol) characteristic size, boundary conditions and thermophysical properties on boiling heat transfer intensity on small-size surface was investigated. Criterion equation for boiling heat transfer coefficients on small-size surface was obtained. Ukraine, NTUU “Kyiv polytechnical institute” ____________________________ Àëåêñå¿ê Î. Ñ., Êðàâåöü Â. Þ., Êîï÷åâñüêà ². À. ²íòåíñèâí³ñòü òåïëîâ³ääà÷³ ïðè êèï³íí³ íà ïîâåðõí³ ìàëîãî ðîçì³ðó. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: êèï³ííÿ, ïîâåðõíÿ ìàëîãî ðîçì³ðó, ³íòåíñèâí³ñòü òåïëîâ³ääà÷³, êðèòåð³àëüíà çà- ëåæí³ñòü. Äîñë³äæåíî âïëèâ õàðàêòåðíèõ ðîçì³ð³â, ãðàíè÷- íèõ óìîâ, à òàêîæ òåïëîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé òåï- ëîíîñ³ÿ (âîäè òà åòàíîëó) íà ³íòåíñèâí³ñòü òåïëî- â³ääà÷³ ïðè êèï³íí³ íà ïîâåðõí³ ìàëîãî ðîçì³ðó. Îòðèìàíî êðèòåð³àëüí³ çàëåæíîñò³ äëÿ ðîçðàõóíêó ³íòåíñèâíîñò³ òåïëîâ³ääà÷³ ïðè êèï³íí³ â çàçíà÷å- íèõ óìîâàõ. Óêðà¿íà, ÍÒÓÓ «Êè¿âñüêèé ïîë³òåõí³÷íèé ³íñòèòóò».
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-51650
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 2225-5818
language Russian
last_indexed 2025-12-07T16:40:03Z
publishDate 2012
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
record_format dspace
spelling Алексеик, О.С.
Кравец, В.Ю.
Копчевская, И.А.
2013-12-05T20:12:48Z
2013-12-05T20:12:48Z
2012
Интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера / О.С. Алексеик, В.Ю. Кравец, И.А. Копчевская // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2012. — № 1. — С. 49-53. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.
2225-5818
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51650
536.24
Исследовано влияние характерных размеров, граничных условий, а также теплофизических свойств теплоносителя (воды и этанола) на интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера. Получена критериальная зависимость для расчета интенсивности теплоотдачи при кипении в указанных условиях.
Досліджено вплив характерних розмірів, граничних умов, а також теплофізичних властивостей теплоносія (води та етанолу) на інтенсивність тепловіддачі при кипінні на поверхні малого розміру.Отримано критеріальні залежності для розрахунку інтенсивності тепловіддачі при кипінні в зазначених умовах.
Dependence of heat-release surface of heat carrier (water and ethanol) characteristic size, boundary conditions and thermophysical properties on boiling heat transfer intensity on small-size surface was investigated. Criterion equation for boiling heat transfer coefficients on small-size surface was obtained.
ru
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Обеспечение тепловых режимов
Интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера
Інтенсивність тепловіддачі при кипінні на поверхні малого розміру
Boiling heat transfer intensity on small-size surface
Article
published earlier
spellingShingle Интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера
Алексеик, О.С.
Кравец, В.Ю.
Копчевская, И.А.
Обеспечение тепловых режимов
title Интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера
title_alt Інтенсивність тепловіддачі при кипінні на поверхні малого розміру
Boiling heat transfer intensity on small-size surface
title_full Интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера
title_fullStr Интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера
title_full_unstemmed Интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера
title_short Интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера
title_sort интенсивность теплоотдачи при кипении на поверхности малого размера
topic Обеспечение тепловых режимов
topic_facet Обеспечение тепловых режимов
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51650
work_keys_str_mv AT alekseikos intensivnostʹteplootdačiprikipeniinapoverhnostimalogorazmera
AT kravecvû intensivnostʹteplootdačiprikipeniinapoverhnostimalogorazmera
AT kopčevskaâia intensivnostʹteplootdačiprikipeniinapoverhnostimalogorazmera
AT alekseikos íntensivnístʹteplovíddačíprikipínnínapoverhnímalogorozmíru
AT kravecvû íntensivnístʹteplovíddačíprikipínnínapoverhnímalogorozmíru
AT kopčevskaâia íntensivnístʹteplovíddačíprikipínnínapoverhnímalogorozmíru
AT alekseikos boilingheattransferintensityonsmallsizesurface
AT kravecvû boilingheattransferintensityonsmallsizesurface
AT kopčevskaâia boilingheattransferintensityonsmallsizesurface