Наведено розрахунковий аналіз плівкової конденсації за умов визначального впливу відсмоктування рідини з поверхні конденсації. Виявлено ефективність застосованої мікроструктури як способу організації відсмоктування.

Для стандартных программных пакетов разработаны численные модели глобального теплообмена в кристаллизационных установках по выращиванию частично прозрачных материалов методами Бриджмена и осевого теплового потока с фронта кристаллизации, с их помощью проведены численные эксперименты и выбор оптимальных условий работы кристаллизационных установок. Исследованы разные подходы к учету радиационного теплообмена в прозрачных кондуктивных элементах. Показаны возможности использования кондуктивного приближения с эффективными коэффициентами теплопроводности и теплоотдачи, связанные с индивидуальным подбором этих коэффициентов для каждого режима работы и ограниченной точностью расчета.

Експериментально досліджено можливість підвищення ефективності роботи контактних тепломасообмінних апаратів шляхом інтенсифікації процесів темломасообміну за рахунок збільшення швидкості руху теплоносіїв. Встановлено значення межової температури нагріву води та її залежність від початкового паровмісту. Визначено умови, що забезпечують ефективність використання поверхні робочого каналу за відсутності ділянки випаровування. Виявлено, що інтенсивність процесів тепло- та масообміну залежить від щільності зрошення, швидкості парогазової суміші, її початкового паровмісту та висоти робочого каналу. Сформульовано емпіричні залежності для розрахунку середніх коефіцієнтів тепло- та масовіддачі. Проведено гідродинамічні дослідження, на підставі яких визначено висоту початкової гідродинамічної ділянки й одержано узагальнені залежності для розрахунку коефіцієнта гідравлічного опору тертя на початковій ділянці та на ділянці гідродинамічної стабілізації потоку. На підставі експериментальних досліджень процесів гідродинаміки та тепло- й масообміну за конденсації пари з парогазової суміші за умов висхідної супутної течії з плівкою рідини розроблено методику розрахунку контактного апарату.

Досліджено три схеми каналів: з одним завихрювачем і відкритим виходом; з одним завихрювачем і поворотом потоку на виході; з двома завихрювачами та поворотом потоку на виході. Експерименти з гідродинаміки проведено за ізотермічних умов. Експерименти з теплообміну проведено у разі охолодження підігрітого повітря водою. Визначено локальний та середній коефіцієнти теплообміну в каналі. У схемі з одним завихрювачем досягнута найбільша інтенсифікація теплообміну. Виявлено, що в схемі з двома завихрювачами середня інтенсивність теплообміну та гідравлічний опір приблизно на 20 % нижче у разі підведення додаткового супутньо-закрученого струменя повітря в кількості до 6 % від загальної витрати в схемі з одним завихрювачем торець каналу незначно збільшує теплообмін, а в схемі з двома завихрювачами знижує його. Поворот потоку на виході збільшує гідравлічні втрати в каналі і за цього незначно збільшує інтенсивність теплообміну. За теплогідравлічними характеристиками вивчені схеми закрутки потоку приблизно дорівнюють схемам з поверхневими ребрами-турбулізаторами за оптимальних параметрів оребрення.

Теплообмін у процесі кипіння залежить від цілої низки чинників (стадії кипіння, фізичних та геометричних параметрів, змінних стану і умови обтікання). Всі варіанти засновані на емпіричних співвідношеннях, одержаних на базі експериментальних даних, оскільки досі відсутня узагальнена теорія темплообміну. Із збільшенням перегріву стіни (Tw - Ts) випаровування змінюється від конвективного кипіння до ядерного, а відтак - до film-кипіння. Для розрахунку коефіцієнта тепловіддачі кожного типу кипіння існують окремі рівняння. Існує можливість враховувати невизначеність в динамічному моделюванні кипіння. Для цього була розроблена нечітка модель типу Такагі-Сугено, яка містить нечіткі переходи між стадіями кипіння.

Розглянуто кипіння рідин у кільцевих оребрених і гладких горизонтальних каналах. Визначено вплив різниці температур на інтенсивність теплового потоку та коефіцієнт тепловіддачі і їх порівняння з процесом кипіння у великому об'ємі.

Увагу зосереджено на комплексному експериментальному та теоретичному вирішенні важливої науково-технічної проблеми - інтенсифікації теплообміну в мікроструктурованих елементах систем терморегулювання з метою підвищення їх теплотехнічної ефективності, зменшення маси та габаритів. Виконано комплекс експериментальних і розрахункових досліджень характеристик процесів двофазного теплообміну під час кипіння в макродоменах і на мікроструктурованих поверхнях. Для мікроканальних випарників виявлено специфіку впливу змочуваності та структури поверхні на інтенсивність процесу тепловіддачі, встановлено залежності їх теплопередавальної спроможності від форми поперечних перерізів і співвідношень між глибиною та шириною прямокутних мікроканалів. На прикладах тривимірних течій у шорсткуватих мікроканалах досліджено можливості комп'ютерного моделювання процесів переносу імпульсу та теплоти у мікроструктурах. Проведено теоретичний аналіз особливостей гідродинамічних і теплообмінних процесів, що відбуваються в мікроструктурах, який продемонстрував можливості інтенсифікації теплообміну під час кипіння шляхом оптимізації теплотехнічних характеристик мікроструктури та використання комбінованих мікроструктур різної пористості. Показано переваги застосування безрозмірних критеріїв подібності для оцінки можливостей інтенсифікації тепловіддачі у мікроструктурованих теплообмінних елементах систем терморегулювання. На основі теплотехнічного аналізу розроблено практичні рекомендації щодо застосування теплообмінників з локальними і мережевими мікроканалами. Запропоновано методику діагностування енергетичної ефективності теплотехнічних систем, що дозволяє ідентифікувати оптимальні з ексергоекономічної точки зору режими експлуатації.

Уперше одержано експериментальні дані про коефіцієнт тепловіддачі за кипіння у вільному об'ємі нанофлюїдів R11/ХМІ Агрінол/ОК/ТіО₂ та ізопропанол/Аl₂О₃. Наведено нові експериментальні дані про відривний діаметр бульбашок за кипіння ізопропанолу та нанофлюїду ізопропанол/Аl₂О₃. Уперше проаналізовано дані щодо стійкості нанофлюїдів XMI Агрінол/ОК/ТіО₂, R11/ХМІ Агрінол/ОК/ТіО₂ та ізопропанол/Аl₂О₃, а також про температурну залежність стійкості нанофлюїду ізопропанол/Аl₂О₃. Одержано нові експериментальні дані про поверхневий натяг і тиск насиченої пари нанофлюїдів R11/ХМІ Агрінол/ОК/ТіО₂ та ізопропанол/Аl₂О₃. Показано, що використання моделі поділу теплових потоків, іменованої також моделлю RPI (Rensselaer Polytechnic Institute), дозволяє з високою точністю (до 10 %) прогнозувати коефіцієнт тепловіддачі за кипіння як для чистих речовин, так і для нанофлюїдів.

Розроблено моделі та методи розрахунку теплообміну під час конденсації у середині труб теплообмінних апаратів, що сприяє підвищенню ефективності їх роботи. Зазначено, що експериментальні дослідження дали змогу більш точно оцінити вплив режимних параметрів на теплообмін у разі конденсації водяної пари і різних холодоагентів у середині труб теплообмінників. Експериментально досліджено закономірності локальної та середньої за периметром труби тепловіддачі у разі конденсації водяної пари і холодоагентів R22 та R407C у широкому діапазоні змін режимних параметрів: масової швидкості G, масового паровмісту x, теплового потоку q. Отримано дослідні дані, що дали змогу встановити вплив режимних параметрів на закономірності тепловіддачі. Розроблено новий метод розрахунку тепловіддачі під час конденсації у середині горизонтальної трубі у разі стратифікованого режиму течії фаз, який дав змогу більш точно оцінити вплив на теплообмін режимних параметрів двофазної течії під час плівкової конденсації робочих речовин у середині горизонтальної труби. Отримано кореляцію щодо розрахунку тепловіддачі у струмку конденсату під час конденсації холодоагентів у разі стратифікованого режиму течії фаз. Проведено верифікацію методу розрахунку тепловіддачі під час конденсації у горизонтальній трубі у разі стратифікованого режиму течії фаз із використання результатів дослідів різних науковців щодо конденсації холодоагентів R22, R123, R125, R134a, R32, R410a, діоксиду вуглецю та метану. Показано достатньо точне узгодження експериментальних даних із розрахунком (похибка у межах ± 30 %), що доводить коректність методу в разі стратифікованого режиму течії.