В результате исследований Томского политехнического университета установили: лазерная модификация материала увеличивает коэффициент теплоотдачи воды в среднем на четыре раза.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда. (№ 23-73-30004Итоги исследований сотрудников Томского политехнического университета представлены в научном издании. Experimental Thermal and Fluid Science (Q1, IF: 2,8).
Учёные изучали свойства кипения воды на образцах из трёх материалов: алюминиевого сплава, меди и меди с карбидом вольфрама. Каждая поверхность подверглась обработке абразивами и лазером.
С помощью лазерной обработки наносекундной длительности получались микрооребренные и анизотропные текстуры. Затем образцы подвергались гидрофобизацией. В ходе экспериментов политехники измеряли характеристики образующихся пузырьков, определяли коэффициенты теплоотдачи и критические значения теплового потока.
Несмотря на большое количество работ по исследованию кипения, общепринятая теория этого процесса не разработана. Это обусловлено многими факторами, влияющими на кипение на различных материалах. К ключевым факторам относятся шероховатость поверхности и смачивание. В ходе исследования установлено, что бесконтактные методы обработки поверхностей металлов позволяют формировать текстуру с широким диапазоном изменения характеристик шероховатости, конфигурации и изменять свойства смачиваемости до экстремальных состояний – от супергидрофильности до супергидрофобности. Поэтому перспективной представляется обработка поверхностей теплообмена лазерным излучением для интенсификации протекающих на них процессов. Дмитрий Феоктистов.
Ученые утверждают, что обработка теплопередающих поверхностей наносекундным лазерным излучением позволяет создать микроребристую текстуру и улучшить смачивающие свойства. В результате коэффициент теплоотдачи у алюминиевых сплавов может возрасти более чем в четыре раза, а у медных поверхностей — более чем в два с половиной раза.
Обработка поверхностей при кипении в большом объеме повышает коэффициент теплоотдачи в среднем в четыре раза. Такой подход перспективен для создания новых материалов в области теплообмена. Подобные технологии могут применяться в энергетике, системах охлаждения и других отраслях, где важна эффективность теплоотвода. Евгения Орлова.
Пресс-служба Томского политехнического университета предоставила информацию.
Источник фото: ru.123rf.com