Выпуск:
2023. Том 9. № 3 (35)Об авторах:
Войткова Ксения Артуровна, кандидат физико-математических наук, инженер, Научно-образовательный центр И. Н. Бутакова, Инженерная школа энергетики, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия, bka1801@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-2810-6769Аннотация:
Технологии улавливания жидкости из паровоздушной смеси в виде капель малого объема с помощью расположенных под определенным углом решеток или металлических пластин применяются во многих промышленных установках. Проведение экспериментальных исследований процессов соударения и стекания капель жидкости по поверхностям металла является актуальным для повышения эффективности сбора жидкости из паровоздушной смеси в промышленных установках. Соответственно, цель настоящей работы заключалась в анализе влияния текстуры поверхности металла на характеристики процесса растекания капель воды после их падения. Эксперименты проводились на установке, основанной на теневой методике. Варьировались высота сброса капель жидкости и угол наклона подложки. Для оценки влияния текстуры на характеристики процесса растекания капель воды на поверхности подложек из латуни шлифовальной машиной были нанесены микроканавки. После дозирования на обработанную шлифовкой поверхность подложки капли вытягивались вдоль канавок. Левый и правый контактные углы, измеренные перпендикулярно канавкам, увеличились на 15% в сравнении с углами, измеренными на полированной поверхности подложки. Выявлено, что после пиннинга капли на наклоненной поверхности разница между левыми контактными углами, измеренными параллельно и перпендикулярно канавкам, составила более 35%.Ключевые слова:
Список литературы:
ГОСТ 3647—80. 2004. Материалы шлифовальные. Классификация. Зернистость и зерновой состав. Методы контроля. М.: Изд-во стандартов. 17 с.
ГОСТ 15527—2004. 2004. Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением. Марки. М.: Изд-во стандартов. 7 с.
Емельяненко К. А., Мельников С. Н., Прошин П. И., Домантовский А. Г., Емельяненко А. М., Бойнович Л. Б. 2019. Текстурированные материалы с экстремальным смачиванием для сбора воды из аэрозолей // Доклады Академии наук. Том 489. № 5. С. 478–482. https://doi.org/10.31857/S0869-56524895478-482
Кошевар В. Д., Кажуро И. П., Шкадрецова В. Г., Письменская А. С. 2019. Смачивание изотропных микротекстур, сформированных на поверхности стекла и алюминия // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя хімічных навук. Том 55. № 3. С. 309–317. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2019-55-3-309-317
Bernardin J. D., Stebbins C. J., Mudawar I. 1997. Mapping of impact and heat transfer regimes of water drops impinging on a polished surface // International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 40. No. 2. Pp. 247–267. https://doi.org/10.1016/0017-9310(96)00119-6
Cai Z., Chen F., Tian Y., Zhang D., Lian Z., Cao M. 2022. Programmable droplet transport on multi-bioinspired slippery surface with tridirectionally anisotropic wettability // Chemical Engineering Journal. Vol. 449. Article 137831. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137831
Chen B., Zhang Y., Dai Z., Wang C., Zhang X. 2022. Experimental research on the dynamics of a train of droplets impacting, from droplets to liquid film, continuity and inheritance // Energy. Vol. 256. Article 124670. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.124670
Cunha A., Serro A. P., Oliveira V., Almeida A., Vilar R., Durrieu M.-C. 2013. Wetting behaviour of femtosecond laser textured Ti–6Al–4V surfaces // Applied Surface Science. Vol. 265. Pp. 688–696. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.11.085
Duan C., Li C. 2022. Process improvement for three-column extractive distillation by feed split // Separation and Purification Technology. Vol. 297. Article 121467. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.121467
Fu H., Zhao R., Long W., Cheng W. 2022. Study on cooling performance of rapid cooling system based on vacuum spray flash evaporation // Applied Thermal Engineering. Vol. 201. Article 117751. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.117751
Hu B., Guo J. 2022. Effect of cooling water flow on heat transfer performance of horizontal tube spray falling film evaporator in ORC system // Energy Reports. Vol. 8. Pp. 540–545. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.10.185
Hu F., Lu Y., Wu F., Ming Y., Xia G., Zhang H. 2021. Breakup and collision of water droplet for mass injection pre-compression cooling // Aerospace Science and Technology. Vol. 116. Article 106866. https://doi.org/10.1016/j.ast.2021.106866
Hu P., Meng Q., Fan T., Cao L., Li Q. 2023. Dynamic response of turbine blade considering a droplet-wall interaction in wet steam region // Energy. Vol. 265. Article 126323. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.126323
Jingjing B., Linjun Y., Jinpei Y., Guilong X., Bin L., Chengyun X. 2013. Experimental study of fine particles removal in the desulfurated scrubbed flue gas // Fuel. Vol. 108. Pp. 73–79. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2010.12.037
Kuznetsov G. V., Feoktistov D. V., Orlova E. G., Zykov I. Y., Islamova A. G. 2019. Droplet state and mechanism of contact line movement on laser-textured aluminum alloy surfaces // Journal of Colloid and Interface Science. Vol. 553. Pр. 557–566. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.06.059
Liang G., Mudawar I. 2017. Review of drop impact on heated walls // International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 106. Pp. 103–126. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.10.031
Lucas M., Martínez P. J., Viedma A. 2009. Experimental study on the thermal performance of a mechanical cooling tower with different drift eliminators // Energy Conversion and Management. Vol. 50. No. 3. Pp. 490–497. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2008.11.008
Nugent J., Lux S. M., Martin C., Stillwell A. S. 2022. A water and greenhouse gas inventory for hygroscopic building-scale cooling tower operations // Building and Environment. Vol. 218. Article 109086. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109086
Raman K. A., Jaiman R. K., Lee T. S., Low H. T. 2015. On the dynamics of crown structure in simultaneous two droplets impact onto stationary and moving liquid film // Computers & Fluids. Vol. 107. Pp. 285–300. https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2014.11.007
Shi W., Min Y., Ma X., Chen Y., Yang H. 2022. Dynamic performance evaluation of porous indirect evaporative cooling system with intermittent spraying strategies // Applied Energy. Vol. 311. Article 118598. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2022.118598
Shublaq M., Sleiti A. K. 2020. Experimental analysis of water evaporation losses in cooling towers using filters // Applied Thermal Engineering. Vol. 175. Article 115418. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115418
Wang Y., Yu Z., Li K., Hu J. 2020. Effects of surface properties of titanium alloys modified by grinding, sandblasting and acidizing and nanosecond laser on cell proliferation and cytoskeleton // Applied Surface Science. Vol. 501. Article 144279. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.144279
Wörner M., Samkhaniani N., Cai X., Wu Y., Majumdar A., Marschall H., Frohnapfel B., Deutschmann O. 2021. Spreading and rebound dynamics of sub-millimetre urea-water-solution droplets impinging on substrates of varying wettability // Applied Mathematical Modelling. Vol. 95. Pp. 53–73. https://doi.org/10.1016/j.apm.2021.01.038
Yilbas B. S., Hassan G., Al-Qahtani H., Al-Sharafi A., Sahin A. Z. 2021. Dust mitigation by rolling water droplets from hydrophobic surfaces // Surfaces and Interfaces. Vol. 22. Article 100825. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2020.100825
Yu B.-Y., Chien I.-L. 2023. Novel temperature-control strategy for single column side-stream extractive distillation process with intermediate-boiling entrainer // Separation and Purification Technology. Vol. 310. Article 123163. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123163
Zaitsev D. V., Batishcheva K. A., Kuznetsov G. V., Orlova E. G. 2020. Prediction of water droplet behavior on aluminum alloy surfaces modified by nanosecond laser pulses // Surface and Coatings Technology. Vol. 399. Article 126206. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126206
