Науково-технічні основи інтенсифікації теплообміну у мікроструктурованих елементах систем терморегулювання

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorКосой, Б. В.
dc.date.accessioned2018-05-11T11:25:08Z
dc.date.available2018-05-11T11:25:08Z
dc.date.issued2015
dc.descriptionКосой, Б. В. Науково-технічні основи інтенсифікації теплообміну у мікроструктурованих елементах систем терморегулювання [Текст] : автореф. дис. ... д-ра техн. наук : спец. 05.14.06 "Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика" / Косой Борис Володимирович ; Одес. нац. акад. харч. технологій. – Одеса : ОНАХТ, 2015. – 38 с.en_US
dc.description.abstractДисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.14.06 - Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. Дисертаційну роботу присвячено комплексному експериментальному та теоретичному вирішенню важливої науково-технічної проблеми - інтенсифікації теплообміну у мікроструктурованих елементах систем терморегулювання з метою підвищення їх теплотехнічної ефективності, зменшення маси та габаритів. Виконано комплекс експериментальних та розрахункових досліджень характеристик процесів двофазного теплообміну при кипінні в макродоменах та на мікроструктурованих поверхнях. Для мікроканальних випарників виявлена специфіка впливу змочуваності та структури поверхні на інтенсивність процесу тепловіддачі, встановлені залежності їх теплопередавальної спроможності від форми поперечних перерізів і співвідношень між глибиною та шириною прямокутних мікроканалів. На прикладах тривимірних течій в шорсткуватих мікроканалах досліджено можливості комп'ютерного моделювання процесів переносу імпульсу та теплоти у мікроструктурах. Проведено теоретичний аналіз особливостей гідродинамічних і теплообмінних процесів, що протікають в мікроструктурах, який продемонстрував можливості інтенсифікації теплообміну при кипінні шляхом оптимізації теплотехнічних характеристик мікроструктури та використання комбінованих мікроструктур різної пористості. Показано переваги застосування безрозмірних критеріїв подібності для оцінки можливостей інтенсифікації тепловіддачі у мікроструктурованих теплообмінних елементах систем терморегулювання. На основі теплотехнічного аналізу розроблено практичні рекомендації щодо застосування теплообмінників з локальними і мережевими мікроканалами, а також запропонована методика діагностування енергетичної ефективності теплотехнічних систем, що дозволяє ідентифікувати оптимальні з ексергоекономічної точки зору режими експлуатації.en_US
dc.description.abstractДиссертация на соискание учёной степени доктора технических наук по специальности 05.14.06 - Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. Диссертационная работа посвящена комплексному экспериментальному и теоретическому решению важной научно-технической проблемы - интенсификации теплообмена в микроструктурных элементах систем терморегулирования с целью повышения их теплотехнической эффективности, уменьшения массы и габаритов. Выполнен комплекс экспериментальных и расчётных исследований характеристик процессов двухфазного теплообмена при кипении в макродоменах и на микроструктурных поверхностях. Для микроканальных испарителей выявлена специфика влияния смачиваемости и структуры поверхности на интенсивность процесса теплоотдачи, установлены зависимости их теплопередающей способности от формы поперечных сечений и соотношений между глубиной и шириной прямоугольных микроканалов. На примерах трёхмерных течений в шероховатых микроканалах исследованы возможности компьютерного моделирования процессов переноса импульса и теплоты в микроструктурах. Проведён теоретический анализ особенностей гидродинамических и теплообменных процессов, протекающих в микроструктурах, продемонстрировавший возможности интенсификации теплообмена при кипении путём оптимизации теплотехнических характеристик микроструктуры и использования комбинированных микроструктур различной пористости. Показаны преимущества применения безразмерных критериев подобия для оценки возможностей интенсификации теплоотдачи в микроструктурных теплообменных элементах систем терморегулирования. На основе теплотехнического анализа разработаны практические рекомендации по применению теплообменников с локальными и сетевыми микроканалами, а также предложена методика диагностики энергетической эффективности теплотехнических систем, позволяющая идентифицировать оптимальные с эксергоэкономической точки зрения режимы эксплуатации.
dc.description.abstractDissertation for the Doctor of Science (Engineering) degree, specialty 05.14.06 - Engineering Thermophysics and Industrial Heat-and-Power Engineering. Accounting that increasing in heat fluxes combined with the reduction in micro¬system sizes has motivated the development of more efficient thermal management techniques, the thesis is devoted to integrated experimental and theoretical solution of essential scientific and engineering problem: heat transfer enhancement in the thermal control systems’ microstructural elements in order to increase their thermal efficiency, and to reduce weight and dimensions. Mutual experimental and computational studies of the two-phase heat transfer processes characteristics are realized both at boiling in macrodomains and on microstructural surfaces. Specifics of the wettability and surface structure effects on the intensity of the heat transfer process are confirmed for microchannel evaporators. Besides, the interrelations between the heat transfer capability and both cross-sectional shapes and rectangular microchannels’ depth and width ratios are determined. Experimental results for heat transfer and critical heat flux during the flow boiling of subcooled ethanol in microchannel heat sink consisting of 28 rectangular channels with hydraulic diameter of 0.5 mm is reported. The ethanol velocities range between 0.5... 1 m/s and inlet temperatures 48, 58 and 68 °C are considered. It was shown that onset of the critical heat flux is directly related to the hydraulic instabilities which result in the emission of vapor into the inlet manifold, when subcooling of the fluid significantly affects the value of critical heat flux, especially at high flow rates. The boiling instabilities experienced in microchannels are one of the major causes for heat transfer reduction. These instabilities occur at lower mass fluxes as the inertia of the incoming liquid is insufficient to prevent the liquid from rushing back. As a result of the instabilities, the walls of the microchannels remain exposed to the expanding vapor bubble, creating local dryouts on the wall and causing heat transfer deterioration. Potentials of computer simulations for momentum and heat transport in the microstructures are investigated basing on the three-dimensional flows in rough microchannels cases. The analytical studies are conducted for hydrodynamic and heat transfer processes occurring in the microstructures. The potential is proved for boiling heat transfer enhancement by means of the microstructure thermal characteristics optimization and combined microstructures of different porosity applications. The advantages of dimensionless similarity criteria are demonstrated for the assessment of heat transfer enhancement feasibility for thermal control systems’ heat exchangers microstructural elements. It was evidenced that the maximum scale of each type of driving forces can be estimated with respect to the conditions of the corresponding sample and the physical nature of these forces. As an example, the maximum scale of capillary forces can be appraised when the minimum value of pore radius is known, what can be achieved with respect to the selected working fluid surface tension. This last feature will depend upon temperature level, the compatibility requirements, etc. Practical recommendations on the application of heat exchangers with local and network microchannels are elaborated based on the thermal engineering analysis principles. The method of thermal systems energy efficiency diagnostics is developed allowing identification of optimal operational modes with respect to the exergo-economics approach.
dc.identifier.urihttps://card-file.ontu.edu.ua/handle/123456789/3091
dc.publisherОНАХТen_US
dc.subjectмікроструктурований елементen_US
dc.subjectінтенсифікація двофазного теплообмінуen_US
dc.subjectсистема терморегулюванняen_US
dc.subjectенергетична ефективністьen_US
dc.subjectзмочуваність та структура поверхніen_US
dc.subjectмікроканалen_US
dc.subjectтеплопередавальна спроможністьen_US
dc.subjectкапілярний тискen_US
dc.subjectкипінняen_US
dc.subjectкритичний тепловий потікen_US
dc.subjectмикроструктурный элементen_US
dc.subjectинтенсификация двухфазного теплообменаen_US
dc.subjectсистема терморегулированияen_US
dc.subjectэнергетическая эффективностьen_US
dc.subjectсмачиваемость и структура поверхностиen_US
dc.subjectмикроканалen_US
dc.subjectтеплопередающая способностьen_US
dc.subjectкапилярное давлениеen_US
dc.subjectкипениеen_US
dc.subjectкритический тепловой потокen_US
dc.subjectmicrostructural elementen_US
dc.subjecttwo-phase heat transfer enhancementen_US
dc.subjectthermal control systemen_US
dc.subjectenergy efficiencyen_US
dc.subjectwetting and surface structureen_US
dc.subjectmicrochannelen_US
dc.subjectheat transfer capacity rateen_US
dc.subjectcapillary pressureen_US
dc.subjectboilingen_US
dc.subjectcritical heat fluxen_US
dc.titleНауково-технічні основи інтенсифікації теплообміну у мікроструктурованих елементах систем терморегулюванняen_US
dc.title.alternativeНаучно-технические основы интенсификации теплообмена в микроструктурных элементах систем терморегулированияen_US
dc.title.alternativeScientific and engineering fundamentals of heat transfer enhancement in thermal control systems’ microstructural elementsen_US
dc.typeBooken_US
Файли
Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
KosoyB.pdf
Розмір:
33.1 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
license.txt
Розмір:
1.71 KB
Формат:
Plain Text
Опис:
Завантажити
Зібрання
Автореферати дисертацій (Abstracts)