Diagnostika povrchového varu v super-intenzivním chladiči STEAM

Abstract

Tato bakalářská práce se zaměřuje na vývoj a experimentální testování chladicího systému STEAM, navrženého pro zvládnutí extrémních tepelných toků převyšujících 40 MW/m2. Práce zahrnuje návrh a realizaci optického aparátu pro diagnostiku povrchového varu vody uvnitř chladicích mikrokanálků, experimentální testy limitů systému, analýzu získaných dat a analýzu eroze materiálu vlivem kavitace. Výsledky prokázaly velký potenciál systému STEAM v aplikacích, jako je chlazení tokamaků, raketových motorů a mikroelektroniky. Součástí práce je také popis využívaných metod chlazení v oblasti fúzních reaktorů, raketových motorů a částí konstrukcí nadzvukových letadel, jako jsou nosové kužele, a výkonnostních mikročipů. Práce rovněž zmiňuje vhodný směr budoucího výzkumu a navrhuje další optimalizace pro zvýšení životnosti a výkonu systému.

This bachelor's thesis focuses on the development and experimental testing of the STEAM cooling system, designed to handle extreme heat fluxes exceeding 40 MW/m2. The work includes the design and implementation of an optical apparatus for diagnosing surface boiling of water within cooling microchannels, experimental testing of the system's limits, analysis of the acquired data, and an examination of material erosion caused by cavitation. The results demonstrated the significant potential of the STEAM system in applications such as cooling tokamaks, rocket engines, and microelectronics. The thesis also describes cooling methods used in fusion reactors, rocket engines, and components of supersonic aircraft structures, such as nose cones, as well as high-performance microchips. Furthermore, it discusses suitable directions for future research and proposes additional optimizations to enhance the system's durability and performance.