Учёные изучают кипение жидкости в невесомости для улучшения систем охлаждения на МКС

Международная группа учёных выяснила, как кипит жидкость в космосе. В невесомости пузырьки, образующиеся на нагревателе, растут долго (более 9 секунд) и достигают нескольких сантиметров в диаметре, но не всплывают. На Земле пузырьки отделяются от стенок и всплывают. Ранее механизмы кипения в невесомости были плохо изучены, поэтому в космосе не применяли самые эффективные двухфазные системы отвода тепла, где основную работу выполняет переход жидкости в пар. Новые данные и разработанная аналитическая модель помогут создавать современные системы охлаждения на МКС и других станциях. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. Результаты исследования опубликованы в журналах Physics of Fluids и Applied Thermal Engineering.

Учёные изучают кипение жидкости в невесомости для улучшения систем охлаждения на МКС На космических аппаратах используют однофазные системы охлаждения. Жидкость (как правило вода, аммиак или этиленгликоль) циркулирует по трубкам и забирает тепло за счёт своей теплоёмкости. На Земле применяют двухфазные системы, где жидкость испаряется и затем конденсируется, что даёт большую эффективность. Чтобы внедрить такие системы на МКС, нужно понимать, как кипит жидкость в невесомости.

Учёные из Института теплофизики имени С.С. Кутателадзе и Новосибирского государственного университета провели эксперимент и создали численную модель. Сначала они изучили рост пузырей при температуре насыщения, затем добавили случаи с недогревом, когда температура жидкости ниже температуры кипения на несколько градусов.

Эксперимент провели на МКС. Перфторгексан нагревали снизу в закрытом контейнере с высокоскоростными камерами и датчиками. Жидкость заранее дегазировали, чтобы точнее исследовать процесс. Температура кипения