Сегодня, для теплового охлаждения при экстремально высоких температурах, из-за возникновения эффекта Лейденфроста, используют воздушное охлаждение. Хотя жидкостное охлаждение было бы эффективнее. Особенно остро этот вопрос стоит при разработке авиационных и космических двигателей, а так же ядерных реакторов следующего поколения. Именно из-за эффекта Лейденфроста создается изолирующий паровой слой - теплопередача резко снижается.
Эффект Лейденфроста - это физическое явление, открытое в 1756 году и связанное с левитацией капель на поверхности, температура которых значительно превышает температуру кипения жидкости. Он создает изолирующий паровой слой и резко снижает характеристики теплопередачи при высоких температурах, что делает жидкостное охлаждение на горячей поверхности неэффективным.
Исследовательская группа из Городского университета Гонконга (CityU) разработала структурированную тепловую броню (STA), которая обеспечивает эффективное жидкостное охлаждение даже при температуре выше 1000°C, что решает проблему связанную с эффектом Лейденфроста. Этот прорыв может быть применен в авиационных и космических двигателях, а также повысить безопасность и надежность ядерных реакторов следующего поколения.
Команда под руководством CityU создала многотекстурный материал с ключевыми элементами, которые имеют контрастные тепловые и геометрические свойства. Рациональная конструкция STA сочетает в себе прочные, токопроводящие, выступающие стойки, которые служат тепловыми мостами для улучшения теплопередачи: встроенная теплоизолирующая мембрана, предназначенная для всасывания и испарения жидкости и U-образные каналы, выводящие пар. Она успешно подавляет возникновение эффекта Лейденфроста до 1150 °C и обеспечивает эффективное и контролируемое охлаждение в диапазоне температур от 100 °C до 1150 °C.
«Этот исследовательский проект является настоящим прорывом в науке и технике, поскольку он сочетает в себе науку о поверхности, гидро- и аэродинамику, термическое охлаждение, материаловедение, физику, энергетику и инженерию. Нам повезло, что мы принципиально подавили появление эффекта Лейденфроста и тем самым обеспечили сдвиг парадигмы в жидкостном тепловом охлаждении при экстремально высоких температурах», — сказал профессор Ван.
Погружное охлаждение, делает аккумуляторную батарею более эффективной. Про жидкостное охлаждение аккумуляторов в электромобилях читайте в статье НиТ. Модернизация автомобилей с двигателями внутреннего сгорания с помощью аккумуляторов электромобилей и комплектов силовых агрегатов, может стать ресурсоэффективным методом их переоборудования и модернизации.
А новая система – комбинация солнечной энергии и соленой воды, может охлаждать любое помещение без подключения электричества.
