Projekt jest finansowany przez Narodowe Centrum Nauki, umowa nr: UMO-2017/25/B/ST8/00755
Data zawarcia umowy: 2018-03-05
Data rozpoczęcia realizacji projektu: 2018-03-05
Data zakończenia realizacji projektu: 2021-03-04
Okres realizacji projektu: 36
O projekcie
Występuje luka w wiedzy dotyczącej wrzenia w przepływie niskowrzących czynników roboczych w zakresie wysokich temperatur nasycenia (powyżej 120°C) oraz średnich i wysokich wartościach ciśnienia zredukowanego (0.5-0.9). W literaturze występują dane dotyczące podobnych wartości ciśnień zredukowanych, ale dla niższych wartości temperatury nasycenia (głównie z zakresu -20°C do 40°C).
Wynika to z dotychczasowych zastosowań chłodniczych tych czynników. Stosuje się je oprócz chłodnictwa w energetyce. Wraz ze wzrostem temperatury nasycenia do wartości krytycznych (wzrost ciśnienia zredukowanego) gęstość i lepkość fazy parowej rosną, podczas gdy dla fazy ciekłej występuje odwrotny trend. Wpływy te bezpośrednio przekładają się na wzrost prędkości fazy ciekłej oraz zmniejszenie prędkości fazy parowej w przepływie para-ciecz, przyczyniając się do wyrównania prędkości faz w pobliżu punktu krytycznego. Wzrost zredukowanej temperatury prowadzi też do obniżenia wartości napięcia powierzchniowego. Kwestie te mają wpływ na oddziaływanie międzyfazowe ciecz-para, czyli na struktury przepływu oraz naprężenia międzyfazowe. Przewiduje się rozpoznanie i opisanie nowych mechanizmów cieplno-przepływowych związanych z silnymi zmianami własności fiz. w pobliżu punktu krytycznego.
Cele naukowe i badawcze osiągnięte zostaną w postaci:
1. zebrania bazy danych eksperymentalnych w okolicy punktu krytycznego (luka w literaturze)
2. identyfikacji i opisu parametrów mających wpływ na wymianę ciepła oraz opory przepływu,
3. opracowanie mapy struktur przepływów dla okolicy punktu krytycznego,
4. opracowania uogólnionej metody, opartej o hipotezę sumowania energii dyssypacji w przepływie z wrzeniem, do wyznaczania lokalnego współczynnika przejmowania ciepła oraz współczynnika oporów przepływu w oparciu o badania eksperymentalne w okolicy termodynamicznego punktu krytycznego
5. porównania modelowania dla warunków okołokrytycznych z najlepszymi modelami z literatury.
Efekty projektu
Badania pozwolą na bezpośrednie obserwacje zjawisk fizycznych występujących podczas procesu wrzenia, umożliwią pełniejszy opis matematyczny rozwoju wrzenia w minikanałach w zakresie parametrów okołokrytycznych. Stwierdzono, że przepływy w wysokich ciśnieniach zazwyczaj zapewniają wyższą wydajność wymiany ciepła, ale nadal zależą od zastosowania konkretnych płynów. Powstanie własny model obliczeniowy tego procesu w oparciu o zastosowanie hipotezy energii dyssypacji w przepływie. Opracowany model, uwzględniający nieadiabatyczności w przepływie, będzie podstawą do weryfikacji obliczeń numerycznych. Otrzymane wyniki przyczynią się do opracowania co najmniej jednej pracy doktorskiej i jednej pracy magisterskiej.
Publikacje naukowe i prezentacje powiązane z Projektem
J. Mikielewicz, D. Mikielewicz, A simplified energy dissipation based model of heat transfer for post –dryout flow boiling, zgłoszone do International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018.
