Введение
Глава 1. Обзор литературы по тематике исследования 16
1.1 Теплообмен при кипении и кризис кипения 16
1.1.1 Общие сведения о процессе кипения 16
1.1.2 Модели, используемые для описания процесса пузырькового кипения и кризиса кипения 1го рода
1.1.2.1 Гидродинамическая модель 18
1.1.2.2 Модель горячих сухих пятен 20
1.1.3 Данные по влиянию шероховатости и смачиваемости поверхности
на теплообмен при кипении и кризис кипения 22
1.2 Нанодисперсные жидкости (наножидкости) 26
1.2.1 Общая характеристика 26
1.2.2 Способы приготовления НЖ и получения НЧ 27
1.2.3 Перспективы применения НЖ 30
1.3 Теплофизические свойства наножидкостей 33
1.3.1 Данные экспериментальных исследований 33
1.3.2 Некоторые теоретические модели теплофизических свойств НЖ 36
1.4. Конвективный теплообмен, кипение и кризис кипения в НЖ 39
1.4.1 Теплообмен при вынужденной конвекции 39
1.4.2 Теплообмен при свободной конвекции 42
1.4.3 Теплообмен при кипении НЖ 44
1.4.4 Кризис теплообмена при кипении НЖ 50
1.5 Заключение по Главе 1 55
Глава 2. Экспериментальная установка и методика исследования 57
2.1 Описание экспериментальной установки 57
2.1.1 Подготовка (приготовление) наножидкости 57
2.1.2 Установка для изучения кризиса кипения 59
2.1.3 Постэкспериментальный анализ нанопокрытия 62
2.2 Методика экспериментального исследования 62
2.2.1 Измерение базового значения КТП (дистиллят) и оценка неопределенности результатов 62
2.2.2 Методика доэкспериментальных исследований 64
2.2.3 Методика постэкспериментальных исследований 66
2.2.4 Экспериментальное определение плотности критического теплового потока 70
2.3 Заключение по Главе 2 71
Глава 3. Экспериментальные исследования кризиса кипения в нанодисперсных жидкостях 72
3.1 Подготовка эксперимента 72
3.1.1 Планирование эксперимента 72
3.1.2 Особенности экспериментального изучения кипения и кризиса кипения в наножидкостях 74
3.2 Результаты экспериментальных исследований кризиса кипения 75
3.2.1 Результаты измерений КТП при кипении дистиллята 75
3.2.2 Результаты измерений КТП при кипении наножидкости 76
3.2.3 Анализ результатов 3.2.3.1 Параметры для формирования оптимального нанослоя 84
3.2.3.2 Гипотезы, объясняющие характер полученных кривых 84
3.3 Заключение по Главе 3 86
Глава 4. Постэкспериментальный анализ структуры и морфологии покрытия из наночастиц 88
4.1 Цели и задачи анализа 88
4.2 Результаты постэкспериментального анализа покрытия из наночастиц 89
4.2.1 Результаты исследования нанослоя на поверхности методом
сканирующей электронной микроскопии 89
4.2.1.1 Исходное состояние поверхности и основные особенности формирования нанослоя 89
4.2.1.2 Изменение характеристик нанослоя при изменении параметров кипения. Анализ морфологии 92
4.2.2 Гипотезы, объясняющие полученные изменения морфологии покрытия при варьировании параметров кипения 99
4.3 Заключение по Главе 4 100
Глава 5. Повышение эффективности охлаждения корпуса реактора в запроектных авариях при использовании наножидкости 102
5.1 Модель формирования покрытия и расчетные корреляции 102
5.1.1 Цели и задачи теоретического моделирования 102
5.1.2 Модель образования нанослоя на обогреваемой поверхности при кипении наножидкости 103
5.1.2.1 Описание процесса образования нанослоя на поверхности 103
5.1.2.2 Вычисление эмпирического коэффициента 112
5.1.3 Критический тепловой поток в наножидкостях. Модификация модели Теофануса и Дина 113
5.2 Повышение КТП при охлаждении реактора в запроектных авариях с использованием наножидкости 117
5.3 Заключение по Главе 5 120
Заключение 122
Перечень сокращений и условных обозначений 126
Список литературы
