Способ формирования нанорельефа на теплообменных поверхностях изделий
Владельцы патента RU 2433949:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО"МЭИ(ТУ)") (RU)
Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении изделий, содержащих теплообменные поверхности с микро- и нанорельефом с целью интенсификации теплообмена, уменьшения гидравлического сопротивления и отложений. Способ формирования нанорельефа на теплообменной поверхности изделия путем осуществления на ней кипения наножидкости заключается в том, что выбирают материал наночастиц с температурой плавления, равной 0.8-0.9 от температуры плавления изделия, получают при кипении наножидкости сплошной слой наночастиц на поверхности изделий с минимальным термическим сопротивлением, выдерживают изделие вместе со слоем наночастиц на нем в инертной атмосфере при температуре 0,7-0,8 от температуры плавления наночастиц в течение 30 мин. Технический результат - получение на поверхности изделия слоя с минимальным термическим сопротивлением и скрепление указанного слоя с поверхностью изделия. 2 ил.
Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении изделий, содержащих теплообменные поверхности с микро- и нанорельефом с целью интенсификации теплообмена, уменьшения гидравлического сопротивления и отложений.
Известен (патент РФ №1237310, опубл. 15.06.1986 г.) способ получения покрытия на внутренней поверхности трубы, включающий нанесение на поверхность трубы слоя полимерного связующего, нанесение слоя металлического порошка, его формование с периодически изменяющимся вдоль трубы усилием и последующее спекание. Устройство для получения покрытия на внутренней поверхности трубы содержит формующий элемент и привод, причем формующий элемент выполнен в виде стержня и надетой на него пружины, закрепленной жестко одним концом в стержне и другим концом соединенной через кольцо с приводом.
Данный способ обладает следующими недостатками: для его реализации необходимо на поверхность наносить слои полимерного связующего и металлического порошка с заданными постоянными толщинами, при этом металлический слой формуется перед спеканием с помощью формующего элемента и привода. Способ сложно реализовать в случае поверхностей, расположенных в труднодоступных местах.
Наиболее близким к заявленному способу является способ, описанный в работе (Experimental study of the characteristics and mechanism of pool boiling CHF enhancement using nanofluids. Hyungdae Kim, Moohwan Kim Heat. Mass Transfer (2009) V. 45. Pages 991-998). В указанной работе при кипении наножидкости на поверхности образуется слой наночастиц. Недостатки этого способа в том, что не определено термическое сопротивление слоя и слой не скреплен с поверхностью. Тем самым не определены условия для получения оптимального слоя, и с течением времени будут изменяться его характеристики.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в получении на поверхности изделия слоя с минимальным термическим сопротивлением и скреплении указанного слоя с поверхностью изделия.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе формирования нанорельефа на теплообменной поверхности изделия путем осуществления на ней кипения наножидкости согласно изобретению выбирают материал наночастиц с температурой плавления, равной 0.8-0.9 от температуры плавления изделия, получают при кипении наножидкости сплошной слой наночастиц на поверхности изделий с минимальным термическим сопротивлением, выдерживают изделие вместе со слоем наночастиц на нем в инертной атмосфере при температуры 0,7-0,8 от температуры плавления наночастиц в течение 30 мин.
На фиг.1 показана фотография поверхности после кипения на ней наножидкости.
На фиг.2 показана теплоотдача при кипении воды и наножидкости. 1 - вода, 2 - наножидкость, SiC=0.01%
Предлагаемый способ осуществляют, например, следующим образом. Выбирают материал наночастиц с температурой плавления, близкой к температуре плавления изделия. Сосуд заполняют основной жидкостью (водой), в которую добавляют наночастицы из SiC, так что их концентрация составляет 0,01-0,1% по объему. В сосуд помещают трубку из нержавеющей стали диаметром 1,2 мм, закрепленную в токоподводах, нагревают ее до возникновения кипения на ней, распределение наночастиц в жидкости стабилизируют по размерам, поддерживают кипение до образования на трубке равномерного слоя наночастиц, нагревают ее в инертной атмосфере до температуры 0,7-0,8 от температуры плавления наночастиц и выдерживают в течение 30 мин при этой температуре.
Способ формирования нанорельефа на теплообменной поверхности изделия путем осуществления на ней кипения наножидкости, отличающийся тем, что выбирают материал наночастиц с температурой плавления, равной 0,8-0,9 от температуры плавления изделия, получают при кипении наножидкости сплошной слой наночастиц на поверхности изделий с минимальным термическим сопротивлением, выдерживают изделие вместе со слоем наночастиц на нем в инертной атмосфере при температуре 0,7-0,8 от температуры плавления наночастиц в течение 30 мин.
