Тепломассообмен при конденсации на вертикальной трубе, помещенной в зернистый слой микропористой структуры; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 337, № 2 - Шиляев М. И. Михаил Иванович (2026, 2026)
Актуальность. Исследование продиктовано необходимостью разработки инновационных подходов к регулированию процессов конденсации. Предложенная двухслойная аналитическая модель описывает тепломассообмен на вертикальной трубе в микропористой среде, выступая инструментом для повышения эффективности фазового перехода и теплоотвода с учетом физических параметров системы. Цель. Установление адекватности построенной модели с помощью сравнения результатов расчетов на ее основе с результатами расчетов по более сложной трехслойной модели других авторов. Методы. Математическое моделирование на основе процесса тепломассообмена по двухслойной схеме – пленка жидкости конденсата на поверхности трубы и микропористая среда с насыщенным паром. Результаты и выводы. Исследование охватывает два типа сред, различающихся по степени смачиваемости: гидрофильную и гидрофобную. Установлено, что для гидрофильной среды капиллярные эффекты вызывают «отсос» конденсата от стенки трубы в парогазовую среду. В случае отсутствия влияния капиллярных эффектов получено критериальное соотношение теплообмена, а также уравнение для толщины плёнки конденсата вблизи стенки трубы, дающее результат, хорошо согласующийся с известным расчётом по трехслойной модели в соответственных условиях для горизонтально расположенной полутрубы, помещённой в микропористый слой. Показано, что в условиях капиллярных эффектов результаты расчетов по предложенной двухслойной модели демонстрируют хорошую сходимость с данными, полученными с помощью более сложной трехслойной модели. Для гидрофобной среды характерна повышенная скорость стекания конденсата по стенке трубы, что приводит к значительному (почти на два порядка) уменьшению толщины пленки по сравнению с гидрофильной средой. Такое утончение пленки существенно интенсифицирует теплообмен