Тепло- и массоперенос в системах с фазовыми превращениями

Исследуется пленочная конденсация пара при различных геометрических и режимных условиях, в том числе в пористых и зернистых средах. При конденсации пара на пакетах труб установлено, что имеет место конденсация пара на переохлажденных каплях и струях в межтрубном пространстве. Для интенсификации пленочной конденсации пара разработана методика численной оптимизации формы теплообменной поверхности. Значительное место занимают комплексные исследования кризисных и переходных явлений при кипении в условиях свободной и вынужденной конвекции в криогенных, органических жидкостях, фреонах и других средах. Обнаружена неустойчивость пузырьковой структуры парообразования, в процессе развития которой при достижении перегревов жидкости выше пороговых значений на поверхности парового пузыря формируются фронты испарения, которые распространяются в метастабильной жидкости вдоль теплоотдаюшей поверхности. Исследована динамика пузырькового распада жидкости в зоне глубокой метастабильности в импульсных режимах нагрева на микронагревателях, предложены модели самосогласованного спонтанного зародышеобразования и роста паровых пузырей в наведенном ими поле давления, которые могут быть использованы при разработке различных микромеханических устройств. На основе цикла экспериментальных исследований выявлены основные закономерности развития кризиса и динамики смены режимов кипения при различных законах тепловыделения. Предложены модели для описания нестационарного кризиса и исследовано влияние закона и темпа нарастания тепловой нагрузки, инерционности нагревателя, приведенного давления на величину критического теплового потока. Проведены систематические исследования и разработаны методы расчета устойчивости и динамики развития одномерных и двумерных очагов пленочного кипения с учетом особенностей нестационарного теплообмена в различных зонах фронта. Проводятся исследования динамики течения и теплообмена при нагреве, испарении, кипении и кризисе теплообмена в пленках жидкости. Эксперименты проводятся с широким классом жидкостей – вода, этанол, фреоны, азот, перфторуглероды, смеси. При интенсивном теплообмене в гравитационно стекающих пленках жидкости обнаружены регулярные ячеистые структуры и выявлены области безразмерных параметров, определяющие границы их существования при интенсивном испарении, кипении и при нагреве в недогретых до температуры насыщения жидкостях. Обнаружена новая разновидность кризиса при кипении в стекающих пленках, определяемая порогом тепловой устойчивости сухих пятен. Получены расчетные зависимости для критического теплового потока при испарении и кипении в стекающих пленках жидкости в разных диапазонах изменения числа Вебера. Одним из направлений является математическое моделирование и экспериментальное исследование взаимосвязанных процессов переноса тепла и вещества в двухфазных многокомпонентных системах. Для одного из таких процессов – абсорбции паров и газов жидкими растворами – в рамках разработанных моделей получены точные аналитические решения, справедливость которых подтверждена экспериментально. Эти решения затем были положены в основу создания методик расчета эффективных абсорбционных аппаратов, в том числе тепловых насосов и холодильных машин. В настоящее время ведутся работы по исследованию механизмов интенсифицирующего влияния на абсорбцию поверхностно-активных добавок. Интенсивно проводятся комплексные экспериментальные исследования на колоннах разного размера по изучению взаимосвязи между локальными гидродинамическими характеристиками течения смесей жидкости и пара и интегральными параметрами при дистилляции в сложных канальных системах, служащие основой для разработки новых подходов к конструированию высокоэффективных разделительных колонн.