В настоящее время в технике широко применяются различные рекуперативные теплообменные аппараты, в которых происходит кипение одного из теплоносителей. Подобные теплообменники используются в теплотехнологических установках деревообрабатывающей, пищевой, фармакологической и многих других отраслях промышленности. Эффективность процесса теплопередачи в испарительных рекуператорах в ряде случаев существенно зависит от интенсивности теплоотдачи в зоне кипения теплоносителя. Решение задачи интенсификации теплоотдачи в зоне кипения чрезвычайно важно для теплообменных аппаратов, в которых происходит кипение хладагентов.
К числу известных методов повышения интенсивности теплоотдачи следует отнести модификацию поверхности теплообмена.
Модификация поверхности, участвующей в процессах переноса тепла в энергооборудовании, не единственный оригинальный процесс, который проявляется, в первую очередь, при повышении температуры. Существуют еще два явления, предсказанные теоретически и обнаруженные экспериментально [10-12]. Речь идет об эффекте огрубления поверхности и явлении поверхностного плавления. Современные экспериментальные методы позволяют детально исследовать структуру твердых поверхностей. Это иллюстрирует рис. 1, где определяется структура поверхности: можно определить структуру ступеней и изломов (кинков), наличие на ступенях дефектов и т.д. Современные методы рассеяния рентгеновских лучей, электронов и ионов позволяют достаточно надежно определять степень упорядоченности структуры, степень размытия поверхности и т.д.
В процессе изучения структурной организации теплообменной поверхности было установлено [1], что еще задолго до достижения температуры плавления материала на ней происходят не только количественные, но и качественные изменения. Это связано, в первую очередь, с развитием шероховатости поверхности. Эволюция поверхности следует изменениям, качественная картина которых показана на рис. 2. Сначала, на рассматриваемой поверхности, ступени теряют свою прямолинейную форму, затем в ступенях появляются дефекты, а на них — островки, а затем структура становится полностью неупорядоченной.