energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2018-61-1-70-79energy-1146Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ПАРООБРАЗОВАНИИ СМЕСЕВЫХ ХЛАДАГЕНТОВ НА ВЫСОКОТЕПЛОПРОВОДНЫХ ПОРОШКОВЫХ СПЕЧЕННЫХ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ ПОКРЫТИЯХDETERMINING OF PARAMETERS OF HEAT EXCHANGE FOR VAPORIZATION OF THE MIXED REFRIGERANT ON THE HIGH THERMAL CONDUCTIVITY SINTERED POWDER CAPILLARY-POROUS COATINGSОвсянникА. В.OvsyannikA. V.

Адрес для переписки: Овсянник Анатолий Васильевич – Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого, просп. Октября, 48, 246746, г. Гомель Ovsyannik@tut.by

Address for correspondence: Ovsyannik Anatolii V. – Gomel State Technical University named after P. O. Sukhoi, 48 October Ave., 246746, Gomel, Republic of Belarus. Tel.: +375 232 40-20-36    Ovsyannik@tut.by

Ovsyannik@tut.byМакееваЕ. Н.MakeevaE. N.Гомельский государственный технический университет имени П. О. СухогоБеларусьPavel Sukhoi State Technical University of GomelBelarus2018230120186117079Copyright © Овсянник А.В., Макеева Е.Н., 20182018Овсянник А.В., Макеева Е.Н.Ovsyannik A.V., Makeeva E.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/1146

Приведены результаты экспериментального исследования теплообмена при пузырьковом кипении хладагентов R404a, R407c и R410a на трубках с капиллярно-пористым покрытием. Исследования проводились на экспериментальной установке в условиях большого объема при давлениях насыщения рн = 0,9–1,4 МПа и плотности теплового потока q = 5–35 кВт/м2. Впервые получено критериальное уравнение для расчета интенсивности теплоотдачи при кипении озонобезопасных хладагентов на поверхностях с высокотеплопроводным спеченным капиллярно-пористым покрытием. Опытные данные удовлетворительно обобщаются в широком интервале параметров пористого слоя: давлений (pн = 0,9–1,4 МПа) и тепловых нагрузок (q = 5–35 кВт/м2). Соотношение позволяет вычислять коэффициенты теплоотдачи с погрешностью ±20 %. Предложенная зависимость может быть использована в инженерных расчетах характеристик теплообменных аппаратов испарительного типа. Коэффициенты теплоотдачи при кипении исследуемых хладагентов на поверхности со спеченным капиллярно-пористым покрытием в четыре раза выше, чем на гладкой, и в 1,5 раза выше, чем на оребренной поверхности, что позволяет сделать вывод о преимуществе пористых покрытий. Кипение на капиллярно-пористых покрытиях приводит к снижению массогабаритных показателей установок за счет интенсификации теплообмена и меньших размеров трубок по сравнению с оребренными.

The results of experimental research of heat exchange under the nucleate boiling of refrigerants R404a, R407c and R410a on the tubes with capillary-porous coating are presented. Experimental studies were carried out with the aid of an experimental installation in conditions of a large volume at pressures of saturation pн = 0.9–1.4 MPa and densities of the heat flux q = 5–35 kW/m2. For the first time the criterion equation for the calculation of the intensity of heat transfer during evaporation of ozone safe refrigerants on surfaces with high thermal conductivity sintered capillary-porous coating was obtained. Experimental data are summarized satisfactorily in a wide range of parameters of the porous layer, i.e. the pressure (pн = 0.9–1.4 MPa) and heat loads (q = 5–35 kW/m2). The ratio makes us possible to calculate the heat transfer coefficients within ±20 %. The dependence can be used in engineering calculations of the characteristics of the heat exchangers of the evaporative type. The coefficient of heat transfer during boiling of refrigerants on the investigated surfaces with the sintered capillary-porous coating, 4 times higher than on a smooth one and 1.5 times higher than on the finned surface, that allows us to come to a conclusion about the advantage of porous coatings. Boiling in capillary-porous coating leads to a decrease in weight and size of the installations due to the heat exchange intensification and the size of the tubes smaller as compared to the size of the finned ones.

теплообмен при кипениипарообразованиеозонобезопасный хладагентинтенсивность теплообменакоэффициент теплоотдачикапиллярно-пористое покрытиеиспарительтеплообменный аппаратхолодильная установкаэмпирическая зависимостьboiling heat exchangesteam generationozone-friendly refrigerantheat exchange rateheat transfer coefficientcapillary-porous coatingevaporatorheat exchangerrefrigeration unitempirical relationshipReferencesКичатов, Б. В. Моделирование процессов гидродинамики и теплообмена при взаимодействии двухфазных потоков с пористой средой / Б. В. Кичатов. М., 2000. 235 с.Kichatov B. V. (2000) Modeling of Processes of Hydrodynamics and Heat Transfer in the Interaction of Two-Phase Flows with a Porous Medium. Moscow. 235 (in Russian).Смирнов, Г. Ф. Теплообмен при парообразовании в капиллярах и капиллярно-пористых структурах / Г. Ф. Смирнов, А. Д. Цой. М.: Изд-во МЭИ, 1999. 439 с.Smirnov G. F., Tsoi A. D. (1999) The Heat Transfer During Evaporation in Capillaries and Capillary-Porous Structures. Moscow, MPEI Publ. 439 (in Russian).Овсянник, А. В. Теплообмен при кипении на развитых поверхностях / А. В. Овсянник. Гомель: ГГТУ имени П. О. Сухого, 2004. 371 с.Ovsyannik A. V. (2004) The Boiling Heat Transfer on the Developed Surfaces. Gomel State Technical University named after P. O. Sukhoi. 371 (in Russian).Овсянник, А. В. Моделирование процессов теплообмена при кипении жидкостей / А. В. Овсянник. Гомель: ГГТУ имени П. О. Сухого, 2012. 284 с.Ovsyannik A. V. (2012) Modeling of Heat Transfer in Boiling Liquids. Gomel, Gomel State Technical University named after P. O. Sukhoi. 284 (in Russian).Исследование тепло- и массопереноса при фазовых превращениях однокомпонентных и смесевых озонобезопасных хладагентов: отчет о НИР (заключит.) / ГГТУ имени П. О. Сухого; рук. темы А. В. Овсянник. Гомель, 2015. 101 с. № ГР 20141921.Ovsyannik A. V. (?ead) (2015) The Study of Heat and Mass Transfer at Phase Transformations of One-Component and Mixture Ozone-Safe Refrigerants: Research Report (Final). No SR 20141921. Gomel, Gomel State Technical University named after P. O. Sukhoi. 101 (in Russian).Интенсификация теплообмена при фазовых переходах в пористых покрытиях источников тепловыделения: отчет о НИР (заключит.) / АНК ИТМО НАНБ; рук. темы Л. Л. Васильев. Минск, 2000. 73 с. № ГР 19981975.Vasil’ev L. L. (head) (2000) Intensification of Heat Transfer at Phase Transitions in Porous Coatings of Heat Sources: Research Report (Final). No SR 19981975. Minsk, A. V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of Belarus. 73 (in Russian).Шаповалов, А. В. Теплоотдача при парообразовании в пористой структуре в условиях большого объема и капиллярного транспорта жидкости к зонам генерации пара / А. В. Шаповалов // Вестн. Гомел. гос. техн. ун-та имени П. О. Сухого. 2005. № 2. С. 15–22.Shapovalov A. V. (2005) Heat Transfer in Evaporation in a Porous Structure with a Large Volume and Capillary Fluid Transport to Areas of Steam Generation. Vestn. Gomel'skogo Gos. Tekhn. Un-ta imeni P. O. Sukhogo [Bulletin of Gomel State Technical University named after P. O. Sukhoi], (2), 15–22 (in Russian).Кичатов, Б. В. Кипение жидкости на поверхностях с пористыми покрытиями / Б. В. Кичатов, В. М. Поляев // Теплоэнергетика. 1999. № 3. С. 72–76.Kichatov B. V., Polya?v V. M. (1999) The Boiling of Liquid on Surfaces with Porous Coatings. Teploenergetika = Thermal Engineering, (3), 72–76 (in Russian).Обобщение экспериментальных данных по теплообмену при кипении пропана на медных спеченных капиллярно-пористых покрытиях / Л. Л. Васильев [и др.] // Вестн. Гомел. гос. техн. ун-та имени П. О. Сухого. 2001. № 2 С. 3–13.Vasil’ev L. L., Zhuravlev A. S., Ovsyannik A. V., Novikov M. N. (2001) Generalization of Experimental Data on Boiling Heat Transfer of Propane on Copper Sintered Capillary-Porous Coating. Vestn. Gomel'skogo Gos. Tekhn. Un-ta imeni P. O. Sukhogo [Bulletin of Gomel State Technical University named after P. O. Sukhoi], (2), 3–13 (in Russian).Новиков, М. Н. Интенсификация теплообмена при кипении пропана на пористых покрытиях / М. Н. Новиков. Минск, 2001. 180 с.Novikov M. N. (2001) Intensification of Heat Transfer at Propane Boiling on a Porous Coatings. Minsk. 180 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.