Отзыв оппонента (Исследование кипения в микроканале с покрытием из наночастиц)

ОТЗЫВ официального оппонента на диссертацию М.В. ШУСТОВА МИПОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образованна «Санкт-Пстербур~ ский нолитеаничсский унквсрсвтс1 Пара Великш о» (ФГАОУ ВО «СпбПУ») «Исследование кипения в микроканале с покрытием из наночастиц», представленную к защите на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04,14 — Теплофизика и теоретическая теплотехника ИНН 7804040077,ОГРН (027802505279, ОКПО 02008874 )(одитскничсская ун., 29, С.-((стсрбург, (9525! '! слсфон (8! 2) 297-20-95.

факс 552-60-80 Е-о1а((: о((1сс(!Сарьа!идо ; '.~т»Г!№ ~: ' дс- ни Хе от Актуальность выбранной темы Миниатюризация теплообменников, весьма важная в микроэлектронике, технологическом кондиционировании, при создании малых химических реакторов и в других областях, наталкивается на серьезные и слабо изученные трудности. В микроканалах возникают неустойчивые режимы течения, там малы числа Рейнольдса и существенны капиллярные силы. Неоднозначный вклад вносят и нанопокрытия, влияющие, в частности, на количество центров парообразования при кипении теплоносителя. Эти и другие обстоятельства исключают традиционные пути интенсификации теплообмена и требуют, в первую очередь„разобраться с особенностями тепловых и гидродинамических процессов в миниатюрных системах.

К сожалению, обилие полученных в последние годы результатов не создает цельной картины: они противоречивы или, как минимум,.получены в несопоставимых условиях. Рецензируемая работа направлена на решение важных фундаментальных и прикладных задач в очерченной области, а потому ее те- ма вполне актуальна. Содержание работы Глава 1 — обзорная.

Материал хорошо отобран и структурирован, иллюстрации наглядны, а формулы не выглядят лишними. Разве что анализ мог бы ярче выявить вэззрения диссертанта. Например, в разделе 1.3.4 не обсуждаются физические причины «старения» поверхности при многочисленных опытах — тогда как этот эффект весьма важен при эксплуатации теплообменников.

Избыточен, на мой взгляд, и раздел 1.7, посвященный прочности покрытия: автор этим далее не занимается, а тема серьезная и двумя формулами (1.17) и (1.18) ее не закрыть. В целом же обзор хорош, поскольку позволяет толково обосновать цели и задачи диссертации. Глава 2 посвящена методике и технике эксперимента. Автор начинает ее с кипения в бол.,шом объеме. Формально это «не его тема», но по сути все сделано правильно: и опыты здесь проще и нагляднее, и нанопокрытие выступает как самостоятельный фактор, не связанный с размерами области.

А важнее всего то, что полученные результаты будут опорными при сравнении с кипением в микроканале. Установка„ ставшая в работе основной, описана весьма ясно. Диссертант уделяет должное внимание метрологическому уровню измерений ччто делает ему честь и встречается в последнее время нечасто).

Завершает главу сопоставление собственных данных с приводимыми в литературе', что также убеждает в объективности подхода и достоверности результатов, полученных в диссертации. Глава 3 представляет часть исследования, посвященную кипению в большом объеме. Здесь все уместно и достаточно, хотя мутноватые фото (рис. 3.1) мало что объясняют читателю. Педант рассердится на такие опре- деления поверхности, как «технически гладкая» и «полированная» 1с.

б8„б9 и др.): уместнее были бы численные характеристики, без которых воспроизвести опыты не удастся. Выводы информативны — как в рамках выбранной темы, так и в более широком смысле. Глава 4 — суть, ядро диссертации. Результаты опытов отлично пред- ставлены на рисунках, четко описаны и интересно сопоставлены с аналогич- ными данными из других работ. Автор представляет модель роста пузыря в канале и подтверждает свои идеи результатами опытов, Особенно интересны данные по истинному объемному паросодержанию, где выделены его средний уровень и пульсации. Думаю, что эта часть работы заслуживает развития в более широкой постановке.

Глава 5 объединяет вопросы формирования нанопокрытий с направлением дальнейших исследований. Такое объединение„на мой взгляд, не вполне логично, а рассуждения автора о покрытиях неизбежно поверхностны (каковыми были,. вспомним, и в обзорной главе 1). Здесь лучше всего концовка, в которой диссертант выказывает хорошее владение темой и намечает полезные и выполнимые направления своей будущей работы. Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций Результаты работы получены с применением апробированных методик, автор оценил метрологический уровень выполненных измерений и расчетов. Достоверность установленных фактов подтверждает и удовлетворительное согласование значчтельной их части с данными, приводимыми в солидных источниках.

Новизна и ценность полученных результатов Научная новизна работы М.В, Шустова заключается в следующем. 1. Получены новые данные о коэффициенте теплоотдачи и критической плотности теплового потока при кипении в большом объеме и нагревом на поверхности с покрытием из наночастиц А1зОз и ЯС 2. Впервые определены распределения паровой фазы над рабочим участком, что позволил~ оценить количество центров парообразования на поверхности с нанопокрытием. 3. Установлено, что изменение количества центров парообразования на исследуемой поверхности (по сравнению с поверхностью без покрытия) заметно влияет на коэффициент теплоотдачи.

Показано, что критическая плотность теплового потока на исследуемой поверхности возрастает по мере уменьшения контактного угла при оттоке жидкости. 4. Показано, что в области пузырькового кипения коэффициент теплоотдачи не меняется, а в переходной области возрастает — как и критическая плотность теплово1 о потока. 5. Предложена и реализована новая методика, позволившая определить средний уровень и пульсации истинного объемного паросодержания в микроканале с нанопокрытием. Научная ценность диссертации определяется, в основном, новыми данными о теплообмене в микроканале с нанопокрытием, Они расширяют представление о природе процессов в изученных автором системах и полезны при исследовании двухфазных течений в микроканалах. Практическая значимость работы М.В.

Шустова заключается в том, что полученные им результаты планируется использовать при разработке микроканального теплообменника для охлаждения инверторных преобразователей напряжения. Достоинства и недостатки диссертации Диссертация в целом оставляет впечатление интересного, нужного и весьма скрупулезного исследования. Она ясно и подробно написана, хорошо иллюстрирована и превосходно оформлена ~отсутствие знака «минус» в уравнении Фурье га с, 54 — не более чем курьез).

Выводы не выходят за пре- делы полученных результатов (хотя могли бы быть покороче), Автореферат содержателен и полностью отражает ключевые места диссертации. При положительной оценке работы„не могу не сделать диссертанту следующие замечания. 1. Автор не обосновывает толщину нанопокрытия и не сопоставляет ее с принятой в других исследованиях. 2. Периодичность пульсаций паросодержания в микроканале следовало бы подвергнуть Фурье-анализу, что в диссертации даже не обсуждается.

3. Все результаты получены в канале высотой 0,2 мм, что, видимо, связано с прикладной направленностью работы. Интересно было бы изучить теплообмен при кипении в каналах меньшей высоты, а также выявить влияние высоты микроканала на течение и теплообмен. 4. При оценке метрологических показателей автор, к сожалению, не использовал введенные в 2012 г. в Российской Федерации ГОСТ Р 54500.3- 2011/ Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008, рекомендующий проводить оценку неопределенности взамен расчета погрешности, и ГОСТ Р 54500.1-2011/ Руководство ИСО/МЭК 98-1:2009, описывающий соответствующие процедуры. Заключение Несмотря на перечисленные замечания, считаю, что диссертация М.В. Шустова является законченной научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований и разработок изучено влияние покрытия из наночастиц, созданного на поверхности нагрева путем их осаждения из коллоидного раствора, на теплообмен и гидродинамику при кипении воды в микроканале.