Effect of heater size on heat transfer in a falling liquid film

Abstract

Проведены расчеты полей скорости и температуры, а также положение границы раздела жидкость-газ при стекании тонкой пленки жидкости по плоской подложке, наклоненной к горизонту. На подложке расположен нагреватель квадратной формы, мощность которого фиксирована, а размеры варьировались в ходе расчетов:- одним из перспективных методов отвода высоких тепловых потоков от электронного оборудования являются технологии, использующие тонкие пленки жидкости, движущиеся по охлаждаемой поверхности. Целью работы было исследование зависимости динамики и теплообмена в пленки от размера нагревателя;- на основе разработанной трехмерной нестационарной модели движения проведены расчеты теплообмена в движущейся поенке. При этом учитывалось действие всех основных физческих факторов при их взаимодействии: диффузионный и конвективный теплопереносы, зависимость вязкости от температуры, термокапиллярный эффект, появление и эволюция поверхностных деформаций;- установлено, что размер нагревателя существенно влияет на поля температуры и поверхностные деформации, а также на значение температурных экстремумов. Выведена аналитическая формула для расчета наибольшего достигаемого на подложке превышения температуры её среднего значения;- результаты могут применяться при проектировании систем охлаждения электронного оборудования. On the basis of the developed three-dimensional non-stationary model of motion, calculations of heat transfer in a moving roll were carried out. In this case, the action of all the main physical factors during their interaction was taken into account: diffusion and convective heat transfer, the dependence of viscosity on temperature, the thermocapillary effect, the appearance and evolution of surface deformations.  it was found that the size of the heater significantly affects the temperature fields and surface deformations, as well as the value of temperature extremes. An analytical formula is derived for calculating the maximum temperature rise attainable on the substrate of its average value.