Исследование показало, что добавление небольшого количества гидрофторэфира в обычные системы турбулентного теплообмена на водной основе улучшает их способность передавать тепло на 500%.
Турбулентные теплообменники являются достаточно простыми устройствами, которые используют естественное движение жидкости для перемещения тепла. В результате изменения плотности, вода начинает циркулировать от горячей области к холодной через соединяющий резервуар. Данный тип теплообмена является основой современных систем отопления, вентиляции и кондиционирования.
Исследователи из университетов Цинхуа и Брауна изучали гидрофторэфир (HFE), который иногда применяется для ускорения циклов нагрева в качестве единственной жидкости в теплообменниках. Однако они предположили, что его использование в качестве добавки может еще больше повысить интенсивность. Экспериментальным путем ученые установили, что концентрации HFE около 1% максимально ускоряет теплообмен и приводит к увеличению теплового потока до 500%.
С помощью лазерной диагностики и методов высокоскоростной визуализации было установлено, что находясь рядом с горячей стороной, глобулы гидрофторэфира быстро закипают и поднимаются к холодной области, образуя двухфазные пузырьки пара и жидкости. Там они теряют тепло и опускаются в жидком виде.
По словам исследователей, пузырьки влияют на общий тепловой поток двумя способами. Помимо того, что они отводят значительное количество тепла от горячей области, они также увеличивают скорость подъема и опускания окружающих водяных шлейфов.
Команда утверждает, что используемая ими добавка HFE7000 не воспламеняется и не вызывает коррозии или образования озона. Ограничение заключается в том, что этот метод подходит только для вертикальных систем теплообмена. Однако ученые уже разрабатывают способы адаптации для параллельных систем.
Ранее мы также сообщали о разработке промышленного термоакустического преобразователя энергии, который использует избыточное тепло для охлаждения воздуха или воды без дополнительных источников питания.
текст: Илья Бауэр, фото: tm24, видео: YouTube/Brown University