КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 17-79-20402

НазваниеОхлаждение высокотемпературных тел в жидкости: механизмы процесса и методы интенсификации

РуководительЗабиров Арслан Русланович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ", г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2017 - 06.2020

Конкурс№24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-201 - Процессы тепло- и массообмена

Ключевые словаПлёночное кипение, переходное кипение, спинодаль, насыщенная жидкость, недогрев, бинарная смесь, термограмма, обратная задача теплопроводности, шар, индукционный нагрев, микротермопара, видеосъемка, повышенное давление

Код ГРНТИ44.31.03

СтатусУспешно завершен

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Научная проблема, на решение которой направлен проект, - это построение приближенной количественной теории интенсивного переноса энергии между твердой поверхностью, нагретой выше температуры предельного перегрева жидкости (спинодали), и недогретой до температуры насыщения жидкостью. Развитие атомной энергетики в направлении замкнутого топливного цикла, предполагает создание реакторов на быстрых нейтронах, использующих в качестве теплоносителя сплав свинец-висмут. В случае аварийного разрыва трубок парогенератора неизбежен контакт металлического теплоносителя с водой, сопровождающийся пленочным кипением. Без понимания механизмов пленочного кипения недогретой жидкости нельзя построить количественную теорию парового взрыва, в частности, определить сочетание режимных параметров, при которых это явление возможно (или неизбежно). Для расчета поля температур в металлических изделиях в процессе закалки также необходимо иметь, если не строгую теорию теплообмена, то хотя бы надежные эмпирические зависимости, связывающие плотность теплового потока на поверхности изделия с параметрами охлаждающей среды. Научная значимость проблемы самоочевидна, поскольку обнаруженные в опытах коэффициенты теплоотдачи (КТО) при пленочном кипении недогретой воды на 1-2 порядка превосходят КТО при пленочном кипении насыщенной жидкости, что сегодня объяснения не имеет. Планируемые исследования актуальны для: -определения условий возникновения парового взрыва -создания количественной теории теплообмена в процессах закалки -понимания теплообмена при поставарийном охлаждении активной зоны ядерного реактора. Обширный массив опытных данных, полученных исполнителями проекта РНФ 14-19-00991 (2014-2016) с участием автора настоящей заявки позволил построить качественную гипотезу об условиях возникновения и механизмах режима интенсивного теплообмена при пленочном кипении недогретой жидкости. Она объясняет, почему этот режим возникает при охлаждении высокотемпературных тел в воде и отсутствует в подавляющем большинстве исследованных случаев на неводных жидкостях. Основная задача заявленного Проекта – получить количественное соотношение для условий возникновения режима интенсивного теплообмена при пленочном кипении (РИТПК). Помимо тех параметров, которые включены в качественную модель, оно должно отражать влияние недогрева жидкости до насыщения, возможно, перегрева стенки относительно температуры насыщения или относительно температуры предельного перегрева, других свойств жидкости. В рамках настоящего проекта планируются: • Эксперименты по охлаждению шаров из разных металлов с известной микроструктурой поверхности, при этом предполагается исследовать покрытия с иными, чем рабочий участок, теплофизическими свойствами. • Будут развиты начатые в конце 2016 года эксперименты по охлаждению горячих шаров в растворах солей различной концентрации. • Обширная серия экспериментов на смеси вода-этанол при разных концентрациях, температурах и давлениях. • Исследование воздействия затопленной струи охлаждающей жидкости, в первую очередь, в спиртах на режимы охлаждения. По итогам проекта будет разработана приближенная физическая модель процесса и получен количественный критерий возникновения режима интенсивного теплообмена при пленочном кипении недогретой жидкости. На основе массива опытных данных, полученных при выполнении проекта РНФ 14-19-00991 (2014-2016), и планируемых новых будут определены числовые константы расчетного соотношения. Научная новизна массива опытных данных, планируемых в настоящем проекте, ясна из простого перечня условий экспериментов и диапазона режимных параметров. Экспериментов по режимам охлаждения горячих шаров в неводных жидкостях просто не было до сих пор (кроме работ, проведенных в нашей группе), то же можно сказать о количественных теплофизических опытах по охлаждению в растворах солей и смесях. Нам не известны также подобные эксперименты при повышенных давлениях и тех огромных недогревах, которые обеспечены возможностями опытной установки. Все известные научные группы, работающие в близких областях, исследуют этот процесс только на воде и поэтому не всегда осознают содержание проблемы – выяснение механизмов интенсивного переноса энергии от охлаждаемого тела к недогретой жидкости в условиях, когда прямой контакт жидкость/стенка невозможен. Планируемые исследования актуальны для определяется условий возникновения парового взрыва и для создания количественной теории теплообмена в процессе закалки.

Ожидаемые результаты
Гарантированным результатом выполнения проекта в целом будет уникальный массив опытных данных о режимах охлаждения высокотемпературных тел в недогретых жидкостях. Массив, полученный в рамках РНФ 14-19-00991 (2014-2016) с использованием рабочих участков из трех различных металлов и четырех жидкостей, будет существенно расширен. В рамках текущего проекта планируется продолжение активного сотрудничества с Научным Центром «Износостойкость» НИУ МЭИ. В распоряжении Центра имеются уникальные технологические комплексы по нанесению функциональных покрытий методом ионно-плазменного осаждения. Таким образом, будут созданы уникальные образцы с модифицированной рабочей поверхностью методом формирования микро - и нанокомпозитных покрытий с различными теплофизическими и геометрическими свойствами. С помощью возможностей Научного Цента будет проведен анализ рельефа, шероховатости и волнистости поверхности. Результатом будут уникальные данные о влиянии микроструктуры поверхности и теплофизических свойств покрытия на качественные и количественные характеристики теплообмена при пленочном кипении недогретых жидкостей и смесей. Будет изучено влияние растворенных солей на интенсивность теплообмена в недогретых растворах на основе воды и этанола. Будет найдено влияние состава смеси вода-этанол на температуру дестабилизации паровой пленки при разных температурах жидкости и давлениях. Совершенно новыми будут опытные данные о струйном охлаждении сфер из различных металлов в воде и этаноле. В отличие от известных (в основном, японских) работ по охлаждению металлических поверхностей свободными струями воды, планируется использование затопленной струи, подаваемой из сопла, расположенного на расстоянии 2-3 мм от поверхности. Цель этих экспериментов – искусственное разрушение паровой пленки, создание зоны РИТПК и определение условий ее распространения по поверхности шара. Будет получен количественный критерий возникновения РИТПК – режима интенсивного теплообмена при пленочном кипении недогретой жидкости. В лучшем случае оно будет результатом модели, т.е. уравнением с экспериментально найденными числовыми константами; в худшем – будет содержать качественно обоснованные эмпирические безразмерные комплексы. В любом случае, есть основания надеяться на то, что появится возможность заранее предсказывать появление РИТПК по набору условий однозначности. Выявление механизма интенсивного теплообмена при пленочном кипении недогретой жидкости имеет принципиальное значение для понимания условий «запуска» парового взрыва и поставарийного охлаждения активной зоны ядерного реактора. На основе экспериментов по охлаждению в растворах солей и при воздействии на поверхность жидкой струи могут быть сформулированы предложения по управлению процессом закалки металла.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В соответствии с планом работ экспериментальный стенд был существенно модернизирован. Были созданы новые рабочие участки из нержавеющей и углеродистой стали, и из меди, в том числе с модификацией поверхности. Исправная работа экспериментального стенда и достаточный запас рабочих участков и исследуемых жидкостей позволили выполнить большой объем экспериментальных исследований, превышающий заявленный. За первый год выполнения гранта РНФ были проведены следующие экспериментальные исследования: - охлаждение образцов из нержавеющей стали в воде, этаноле и перфторгексане в широком диапазоне температур охлаждающих жидкостей; - охлаждение стальных образцов в водных растворах карбоната натрия с концентрацией 0.1-5% при различных недогревах до насыщения (до 100 К) и давлениях (до 1.0 МПа); - охлаждение рабочих образцов из нержавеющей стали в смеси вода-этанол разного состава в широком диапазоне изменяемых параметров (как по температуре, так и по давлению); - серия экспериментов по охлаждению шаров из нержавеющей стали в жидком аргоне и азоте при атмосферном давлении, с использованием снежных и ледяных покрытий; - эксперименты по охлаждению образцов с модифицированной поверхностью в воде, этаноле, смеси вода-этанол и перфторгексане. На основе обширного экспериментального материала создана приближенная модель возникновения интенсивного режима охлаждения высокотемпературных тел в недогретых жидкостях. Расчетные значения температуры перехода находятся в удовлетворительном согласии с экспериментальными значениями. Разработанная модель позволяет предсказывать, при каком наборе параметров можно получить интенсивный режим пленочного кипения жидкостей. Благодаря разработанной модели, сначала был теоретически предсказан, а затем экспериментально подтвержден режим интенсивного охлаждения шара из нержавеющей стали в недогретом этаноле при повышенных давлениях, а также существенный рост температуры перехода на образцах с оксидированной поверхностью. Статья на эту тему "HEAT TRANSFER AT COOLING HIGH-TEMPERATURE BODIES IN SUBCOOLED LIQUIDS" принята к изданию в высокорейтинговый журнал "International Journal of Heat and Mass Transfer". Доклад по этой теме будет представлен летом на 16th International Heat Transfer Conference в Пекине.

Публикации

1. Забиров А.Р., Ягов В.В., Канин П.К. Intensive cooling metallic bodies with low thermal conductivity in film boiling of ethanol Journal of Physics: Conf. Series, Conf. Series 891 (2017),012014, pp. 1-5 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1088/1742-6596/891/1/012014

2. П.К.Канин, В.А.Рязанцев, М.А.Лексин, А.Р.Забиров, В.В.Ягов Heat transfer enhancement at increasing water concentration in alcohol in the process of non-stationary film boiling IOP Publishing, Journal of Physics: Conf.Series, 980 (2018) 012029 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1088/1742-6596/980/1/012029

3. Ягов В.В., Забиров А.Р., Кабаньков О.Н., Минко М.В. Heat transfer during cooling of high temperature spheres in subcooled water at different pressures International Journal of Heat and Mass Transfer, Elsevier Ltd., International Journal of Heat and Mass Transfer 110 (2017): 219-230. (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.03.029

4. А.Забиров, В.Ягов, П.Канин, В.Рязанцев, М.Виноградов, К.Минко FILM BOILING OF WATER-ETHANOL MIXTURES Proc. of 10th International Conference on Boiling and Condensation Heat Transfer, Proc. of 10th International Conference on Boiling and Condensation Heat Transfer, Paper ID 2251, pp.1-2, 12th-15th March 2018 in Nagasaki, Japan (год публикации - 2018)

5. А.Забиров, В.Ягов, П.Канин, С.Федорович, А.Дедов INFLUENCE OF SURFACE PROPERTIES ON COOLING OF HIGH-TEMPERATURE SPHERES IN LIQUIDS 10th International Conference on Boiling and Condensation Heat Transfer, Proc. of 10th International Conference on Boiling and Condensation Heat Transfer, Paper ID 2249, pp.1-2, 12th-15th March 2018 in Nagasaki, Japan (год публикации - 2018)

6. В. А. Рязанцев, М. Ю. Горин, П. К. Канин, А. Р. Забиров ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СОДЫ В ВОДЕ НА ЗАКАЛКУ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ООО «Центр полиграфических услуг „Радуга“, РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Двадцать четвертая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (15–16 марта 2018 г., Москва), РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Двадцать четвертая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (15–16 марта 2018 г., Москва):Тез. докл. — М.: ООО «Центр полиграфических услуг „Радуга“», 2018. 781 с. (год публикации - 2018)

7. Забиров А.Р., Ягов В.В., Канин П.К., Рязанцев В.А. Pressure influence on microbubble boiling of subcooled water 15th UK Heat Transfer Conference, The Proceedings of 15th UK Heat Transfer Conference, 4-5 September, 2017, ID 028, pp.1-2 (год публикации - 2017)

8. Канин П.К., Рязанцев В.А., Забиров А.Р., Ягов В.В. Интенсификация теплообмена при увеличении концентрации воды в спирте в процессе нестационарного пленочного кипения Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, VI ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ “ТЕПЛОМАССООБМЕН И ГИДРОДИНАМИКА В ЗАКРУЧЕННЫХ ПОТОКАХ”. Тезисы докладов. стр.59 (год публикации - 2017)

9. П. К. Канин, В. А. Рязанцев, М. М. Виноградов, А. Р. Забиров ВОЗНИКНОВЕНИЕ ВОЛН НА МЕЖФАЗНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ПЛЕНОЧНОМ КИПЕНИИ НЕДОГРЕТЫХ ЖИДКОСТЕЙ ООО «Центр полиграфических услуг „Радуга“». РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Двадцать четвертая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (15–16 марта 2018 г., Москва), РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Двадцать четвертая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (15–16 марта 2018 г., Москва). Тез. докл. — М.: ООО «Центр полиграфических услуг „Радуга“», 2018. 797 с. (год публикации - 2018)

10. П. К. Канин, В. А. Рязанцев, С. А. Степанов, А. Р. Забиров ВЛИЯНИЕ НЕДОГРЕВА СМЕСИ ВОДА–ЭТАНОЛ НА НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ПРОЦЕСС ОХЛАЖДЕНИЯ ООО «Центр полиграфических услуг „Радуга“», РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Двадцать четвертая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (15–16 марта 2018 г., Москва), РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Двадцать четвертая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (15–16 марта 2018 г., Москва):Тез. докл. — М.: ООО «Центр полиграфических услуг „Радуга“», 2018. 785 с. (год публикации - 2018)

11. Рязанцев В.А., Забиров А.Р., Ягов В.В. Охлаждение шара из нержавеющей стали в широком диапазоне недогревов до температуры насыщения Материалы конференции ЭНЕРГИЯ-2018, Ивановский Государственный Энергетический Университет, 3-5 апреля 2018г. Иваново, Труды тринадцатой международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "ЭНЕРГИЯ-2018", 3-5 апреля 2018г., Иваново, Россия (год публикации - 2018)

12. Ягов В.В., Забиров А.Р., Кабаньков О.Н. Теплообмен при охлаждении высокотемпературных тел в недогретой жидкости Труды V Российской конференции «Метастабильные состояния и флуктуационные явления», Институт теплофизики УрО РАН, V Российская конференция «Метастабильные состояния и флуктуационные явления», 17 – 19 октября 2017 г. Екатеринбург, Россия. Тезисы докладов, с.78 (год публикации - 2017)

13. Ягов В.В., Забиров А.Р., Канин П.К. Интенсивное охлаждение низкотеплопроводных тел в этаноле. Труды Международной конференции «Современные проблемы теплофизики и энергетики», Издательский дом МЭИ, 2017, Труды Международной конференции «Современные проблемы теплофизики и энергетики» (Москва, 9—11 октября 2017 г.) : т.1, стр.16 (год публикации - 2017)

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Были созданы новые рабочие участки из никеля и из сплавов циркония и алюминия, имитирующих оболочку тепловыделяющего элемента активной зоны ядерного реактора. На образцы из нержавеющей стали и меди нанесено низкотеплопроводное покрытие, на образец из меди нанесено высокотеплопроводное покрытие из серебра. За второй год выполнения гранта РНФ были проведены следующие экспериментальные исследования: - эксперименты по охлаждению стального шара с низкотеплроводным покрытием в воде и этаноле при различных недогревах (более от 0 до 150 К) и давлениях (до 1.0 МПа); - Эксперименты по охлаждению медного шара с низкотеплроводным покрытием в воде и этаноле при различных недогревах (более от 0 до 150 К) и давлениях (до 1.0 МПа); - Эксперименты по охлаждению медного шара с высокотеплроводным покрытием в воде и этаноле при различных недогревах (более от 0 до 150 К) и давлениях (до 1.0 МПа) - Эксперименты по охлаждению шаров из нержавеющей стали и никеля растворах йодида натрия в воде и этаноле при различных недогревах до насыщения (ΔTsub>100K); Разработана система струйного охлаждения поверхности шара. Получен количественный критерий возникновения РИТПК – режима интенсивного теплообмена при пленочном кипении недогретой жидкости. Введен безразмерный параметр, учитывающий шероховатость поверхности и предложен новый масштаб времени для случая насыщенной жидкости. За второй год выполнения проекта были опубликованы 5 работ. Из них одна вошла в журнал I квартиля "International Journal of Heat and Mass Transfer". Остальные работы опубликованы в журналы, входящие в WoS и Scopus, среди них Теплофизика высоких температур, Materials Today и Journal of Physics. Наиболее значимые успехи группы были освещены в СМИ, например в https://ria.ru/science/20180730/1525571653.html?fbclid=IwAR05Zfz7Ah5J2tZAXfvTrTVfUsxJ-ZVDWuvhioB8mMdQWtwg_PqzhT6xek0

Публикации

1. А.Р. Забиров, В.В. Ягов, М.А. Лексин, П.К. Канин. Приближенная модель возникновения режима интенсивного теплообмена при пленочном кипении недогретой жидкости Труды Российской национальной конференции по теплообмену (РНКТ-7), - (год публикации - 2018)

2. А.Р. Забиров, П.К. Канин, В.В. Ягов, М.М. Виноградов, М.Ю. Горин, В.А. Рязанцев Пленочное кипение недогретых водных растворов этанола Труды РНКТ7. М.: Издательский дом МЭИ, Труды РНКТ7. М.: Издательский дом МЭИ, 2018. Т.1, с. 502-505. (год публикации - 2018)

3. В.В. Ягов, А.Р. Забиров , П.К. Канин, М.А. Лексин An approximate model of incipience of highly intensive film boiling regime in subcooled liquids IHTC Digital Library hosted by Begell House, - (год публикации - 2018)

4. В.В.Ягов, А.Р.Забиров, П.К.Канин Heat transfer at cooling high-temperature bodies in subcooled liquids International Journal of Heat and Mass Transfer, Victor V. Yagov, Arslan R. Zabirov, Pavel K. Kanin, Heat transfer at cooling high-temperature bodies in subcooled liquids, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 126, Part A, 2018, Pages 823-830 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.05.018

5. Дедов А.В., Забиров А.Р., Слива А.П., Федорович С.Д., Ягов В.В. Влияние углеродистого покрытия поверхности на теплообмен при нестационарном пленочном кипении ТЕПЛОФИЗИКА ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР, Теплофизика высоких температур. 2019. Т. 57. № 1. С. 72–82 (High Temp. 2019, v.57, №1, pp. 63-72) (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1134/S0040364419010046

6. Забиров А., Канин П., Виноградов М., Слива А., Дедов А., Федорович С., Ягов В. Influence of carbon coating and oxide layer on film boiling regime Materials Today, Volume 5, Issue 12, Part 3, 2018, Pages 26171-26178 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.08.049

7. Забиров А.Р., Канин П.К., Виноградов М.М., Шарафутдинов А.М. Factors affecting quenching in cryogenic liquids Journal of Physics: Conference Series, Journal of Physics: Conference Series. Vol. 1128. No. 1. IOP Publishing, 2018. (год публикации - 2018)

8. Забиров А.Р., Канин П.К., Ягов В.В. Nonsteady film boiling of subcooled water-ethanol mixtures IHTC Digital Library hosted by Begell House, - (год публикации - 2018)

9. Забиров А.Р., Ягов В.В., Лексин М.А., Канин П.К. Method of restoring boundary conditions on the high-temperature sphere surface during its cooling Journal of Physics: Conference Series, Journal of Physics: Conference Series. Vol. 1128. No. 1. IOP Publishing, 2018. (год публикации - 2018)

10. Забиров АР, Ягов ВВ, Канин ПК, Дедов АВ, Федорович СД INFLUENCE OF SURFACE PROPERTIES ON COOLING OF HOT BODIES IN LIQUIDS Proceedings of 4th Thermal and Fluids Engineering Conference (TFEC), ASTFE, TFEC-2019-27361, pp.1-6 (год публикации - 2019)

11. Канин П.К., Забиров А.Р., Ягов В.В. Экспериментальное исследование теплообмена при нестационарном пленочном кипении недогретой жидкости Труды Инновационные проекты и технологии ядерной энергетики V Международная научно-техническая конференция, Сборник докладов Инновационные проекты и технологии ядерной энергетики V Международная научно-техническая конференция 2–5 октября 2018 г., Москва, стр.1273-1281 (год публикации - 2018)

12. А.Р. Забиров, В.В. Ягов, М.А. Лексин, П.К. Канин Методика восстановления граничных условий на поверхности высокотемпературного шара в процессе охлаждения Труды III Всероссийской научной конференции с элементами школы молодых ученых Теплофизика и физическая гидродинамика, А.Р. Забиров, В.В. Ягов, М.А. Лексин, П.К. Канин Труды III Всероссийской научной конференции с элементами школы молодых ученых Теплофизика и физическая гидродинамика, Ялта, Республика Крым, 10-16 сентября 2018, Стр.178 (год публикации - 2018)

13. Виноградов М. М., Рязанцев В. А., Канин П. К., Забиров А. Р., Ягов В. В. Влияние коррозии охлаждаемой поверхности на теплообмен при кипении недогретых жидкостей Сборник тезисов докладов на научно-технической конференции «Теплофизика реакторов нового поколения (Теплофизика – 2018), - (год публикации - 2018)

14. Виноградов М.М., Дедов А.В., Забиров А.Р., Рязанцев В.А., Федорович С.Д., Ягов В.В. Влияние углеродистого покрытия поверхности на кипение жидкостей Сборник тезисов докладов Одиннадцатой Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», - (год публикации - 2018)

15. Забиров А.Р Канин П. К., Виноградов М.М., Шарафутдинов А.М. Факторы, влияющие на темп охлаждения в криожидкостях Труды III Всероссийской научной конференции с элементами школы молодых ученых Теплофизика и физическая гидродинамика, Труды III Всероссийской научной конференции с элементами школы молодых ученых Теплофизика и физическая гидродинамика, Ялта, Республика Крым, 10-16 сентября 2018, Стр.31 (год публикации - 2018)

16. Забиров А.Р Канин П. К., Рязанцев В. А., Лексин М.А., Кабаньков О.Н. Влияние коррозии на теплообмен при закалке металлов в жидкостях Труды III Всероссийской научной конференции с элементами школы молодых ученых Теплофизика и физическая гидродинамика, Труды III Всероссийской научной конференции с элементами школы молодых ученых Теплофизика и физическая гидродинамика, Ялта, Республика Крым, 10-16 сентября 2018, Стр.91 (год публикации - 2018)

17. Рязанцев В.А., Виноградов М.М., Забиров А.Р., Канин П.К., Ягов В.В. Теплообмен при плёночном кипении недогретых смесей вода-этанол под давлением Материалы Международной научно-практической "Альтернативная и интеллектуальная энергетика", материалы Международной научно-практической "Альтернативная и интеллектуальная энергетика", стр. 225-227, г. Воронеж, 6-8 декабря 2018 г. (год публикации - 2018)

18. - Ученые из России выяснили, как ведет себя вода при закалке стали Российское агентство международной информации «РИА Новости», - (год публикации - )

19. - Создана модель парадоксального кипения воды при закалке металла «Индикатор», - (год публикации - )

20. - Ученые объяснили, что происходит с жидкостью при закалке металла «Газета.Ru», - (год публикации - )

21. - При закалке металла происходит микропузырьковое кипение Информационно-аналитический портал “Полит.ру”, - (год публикации - )

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Коллективом проведены уникальные эксперименты по охлаждению шаров из различных металлов в недогретых воде и этаноле при воздействии жидкой струи на поверхность образца. Эксперименты были проведены на шарах диаметром 40 мм, выполненные из нержавеющей стали и никеля. Эксперименты продемонстрировали сильное влияние струи жидкости рост температуры поверхности, при которой происходит смена устойчивого пленочного режима на режим интенсивного охлаждения. Происходит это из-за дестабилизации межфазной границы, что ведет к росту вероятности случайных контактов жидкость-стенка, провоцирующих возникновение интенсивного режима охлаждения. Была выполнена обширная серия экспериментов по охлаждению шаров из сплавов циркония и алюминия (дюраль) в воде и неводных жидкостях в широком диапазоне температур охлаждающей жидкости и давлений. Опыты на алюминиевом образце оказались уникальными, так как раньше на этом металле эксперименты не проводились.Проведена трудоемкая работа по обработке всей совокупности опытных данных. Главная цель анализа - проверка приближенной физической модели, предсказывающей температуру поверхности, при которой начинается интенсивный режим охлаждения. Для этой цели было отобрано около тысячи опытных точек, включающие переходную температуру для разных металлов (нержавеющая сталь, никель, медь, дюраль и цирконий) в разных жидкостях (вода, этанол, смеси вода-этанол, изопропанол, смеси вода-изопропанол, перфторгексан, жидкий азот и аргон) в широком диапазоне температур и давлений. Большая часть точек (83 %) попадает в диапазон погрешности 30%. Разработка приближенной физической модели возникновения интенсивного режима охлаждения, на основе гипотезы нестационарного взаимодействия жидкости с элементами поверхности горячего тела, позволила выявить режимные параметры и теплофизические свойства жидкости и охлаждаемого металла не эмпирически, а как строгое следствие этой модели.

Публикации

1. А.Р.Забиров, В.В.Ягов, В.А.Рязанцев, П.К.Канин, М.М.Виноградов, О.Н.Кабаньков Pressure influence on film boiling of mixtures Proceedings of the 6 th International Conference of Fluid Flow, Heat and Mass Transfer (FFHMT'19), Proceedings of the 6 th International Conference of Fluid Flow, Heat and Mass Transfer (FFHMT'19) Ottawa, Canada – June 18-19, 2019 Paper No. FFHMT 129 DOI: 10.11159/ffhmt19.129 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.11159/ffhmt19.129

2. А.Р.Забиров, В.В.Ягов, П.К.Канин, В.И.Калита, А.А.Радюк, А.В.Ильин Surface properties influence on heat transfer during cooling of high-temperature cylindrical bodies in liquids Proceedings of the 14th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, - (год публикации - 2019)

3. Забиров А., Ягов В., Канин П., Лексин М. Heat transfer in quenching process Japan Society of Mechanical Engineers, Proceedings of the Second Pacific Rim Thermal Engineering Conference, PRTEC-24180, pp.1-4, USA, 2019 (год публикации - 2019)

4. Забиров А.Р., Смирнова А.А., Феофилактова Ю.М., Шевченко С.А., Яшников Д.А. Russian experimental database for validation of computer codes used for safety analysis of nuclear facilities Progress in Nuclear Energy, Progress in Nuclear Energy 118 (2020): 103061. (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2019.103061

5. Забиров А.Р., Ягов В.В., Канин П.К., Рязанцев В.А., Виноградов М.М., Молотова И.А. Pressure influence on unsteady film boiling of water-ethanol mixtures Elsevier, A. Zabirov, V. Yagov, P. Kanin, V. Ryzantcev, M. Vinogradov, I. Molotova, Pressure influence on unsteady film boiling of water-ethanol mixtures, Experimental Thermal and Fluid Science (2020), doi: https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2020.110130 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2020.110130

6. Забиров А.Р., Ягов В.В., Рязанцев В.А., Канин П.К., Виноградов М.М., Кабаньков О.Н. Quenching characteristics of metals with high thermal effusivity Proceeding of 5th International Workshop on Heat/Mass Transfer Advances for Energy Conservation and Pollution Control, Proceeding of 5th International Workshop on Heat/Mass Transfer Advances for Energy Conservation and Pollution Control. Pp. 1-5, 2019. BOOK OF ABSTRACTS, p.167, 2019. (год публикации - 2019)

7. М.А. Лексин, В.В. Ягов, А.Р. Забиров, П.К. Канин, М.М. Виноградов, И.А. Молотова ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕНСИВНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕЛ В БИНАРНОЙ СМЕСИ ВОДА–ИЗОПРОПАНОЛ Springer, ТЕПЛОФИЗИКА ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР, 2020, том 58, No 3, с. 1–9, DOI: 10.31857/S0040364420030114 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.31857/S0040364420030114

8. Ягов В.В. Boiling of Liquids: Main Lines of Scientific Studies (Based of the Proceedings of the IHTC-16 and RNHTC-7) Thermal Engineering, Volume 66, Issue 11, pp 779–797 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1134/S0040601519110090

9. Виноградов М.М., Забиров А.Р., Молотова И.А., Ягов В.В. Влияние свойств материала на теплообмен при закалке М:МФТИ, Труды 62-й Всероссийской научной конференции МФТИ. 18-24 ноября 2019 года. Фундаментальная и прикладная физика. стр.321-322 (год публикации - 2019)

10. Виноградов М.М., Молотова И.А., Канин П.К., Рязанцев В.А., Забиров А.Р. Решение обратной задачи теплопроводности для цилиндров с покрытием из нержавеющей стали Издательский дом МЭИ, Труды XXVI международной научно-технической конференции Радиоэлектроника, электротехника и энергетика, стр.800. Москва, 2020 (год публикации - 2020)

11. Забиров А.Р, Ягов В.В., Канин П.К., Калита В.И., Радюк А.А, Ильин А.В. SURFACE PROPERTIES INFLUENCE ON HEAT TRANSFER DURING COOLING OF HIGH-TEMPERATURE CYLINDRICAL BODIES IN LIQUIDS ASTFE, Proceedings of HEFAT2019 (год публикации - 2019)

12. Забиров А.Р. Охлаждение высокотемпературных тел в жидкости: механизмы процесса и методы интенсификации ООО «Инконсалт К», 2019, Сборник тезисов участников III Международной научной конференции «Наука будущего» и IV Всероссийского молодежного научного форума «Наука будущего – наука молодых» – Сочи, 2019. стр.42 (год публикации - 2019)

13. Канин П.К., Забиров А.Р., Ягов В.В. Пленочное кипение недогретых растворов этанола и иодида натрия Политех-пресс, Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием Семинар вузов по теплофизике и энергетике, стр.170-171, Санкт-Петербург, 2019 (год публикации - 2019)

14. Молотова И.А., Виноградов М.М., Ягов В.В., Забиров А.Р. Экспериментальное исследование нестационарного охлаждения горячих тел в жидкостях Издательский дом МЭИ, Труды XXVI международной научно-технической конференции Радиоэлектроника, электротехника и энергетика, стр.812. Москва, 2020 (год публикации - 2020)

15. - Учёные НИУ "МЭИ" первыми в мире определили влияние давления на плёночное кипение в охлаждённых жидкостях МЭИ, - (год публикации - )

16. - Ученые определили влияние давления на пленочное кипение в охлажденных жидкостях РНФ, - (год публикации - )

17. - Выявлены факторы, влияющие на пленочное кипение в охлажденных жидкостях indicator, - (год публикации - )

18. - Российские ученые определили влияние давления на пленочное кипение в охлажденных жидкостях Газета.Ru (Gazeta.Ru), - (год публикации - )

Возможность практического использования результатов
Результаты проекта могут быть использованы при создании, так называемого "толерантного топлива" для АЭС (accident tolerant fuel), что приведет к появлению конкурентных преимуществ РОСАТОМа на международном рынке. Кроме того, результаты проекта полезны в металлургии и металлообработке.