22215

استخراج شرايط بهينه الكترونشست مس جهت آبگريزي و بررسي تاثير آن بر انتقال حرارت در چگالش

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

1399/3/13

دكتر حميد صفاري

مكانيك

امروزه با توجه به نياز روزافزون بشر به انرژي و راحتي بيشتر، اهميت افزايش بازدهي مكانيزم¬هاي انتقال حرارت، و انتقال انرژي بهينه¬تر بيشتر از هميشه مورد توجه قرار گرفته است. در اين ميان چگالش به عنوان يكي از مهم¬ترين فرايندهاي تغيير فاز و انتقال انرژي كه در صنايع مختلفي از جمله توليد قدرت، تصفيه و شيرين¬سازي آب كنترل محيط و استفاده مي¬شود توجه بيشتري به خود جلب كرده است. در صنعت چگالش سطحي بيشتر از ساير انواع آن مورد استفاده قرار مي¬گيرد. چگالش سطحي به دو صورت لايه¬اي و قطره¬اي ممكن است رخ دهد. محققان دريافته¬اند كه انتقال حرارت در حالت قطره¬اي تا چند برابر حالت لايه¬اي است. با اين حال دست¬يابي به چگالش قطره¬اي در صنعت هنوز به صورت پايدار محقق نشده است و در واقعيت چگالش لايه¬اي رخ مي¬دهد. يكي از زمينه¬هايي كه توجه عمده¬اي را به خود جلب كرده است اصلاح ساختار ميكرو و نانوي سطح براي دستيابي به چگالش قطره¬اي است. در اين پژوهش با توجه به اينكه يكي از ملزومات چگالش قطره¬اي آبگريز بودن سطح است، سعي شده است ابتدا سطحي بهينه از نظر زاويه تماس توليد شود. بدين منظور با استفاده از روش الكترونشست چندمرحله¬اي ساختارهايي متخلخل در ابعاد ميكرو و نانو روي سطح ايجاد مي¬شود. در اين روش با عبور جريان الكتريكي از الكترودها و محلول الكتروليت يون¬هاي مس رو سطح كاتد انباشته مي¬شوند. رويكرد چندمرحله¬اي به دليل استحكام بيشتر انتخاب شده است. سپس نمونه¬ها به مدت 30 دقيقه در محلول 1-اكتادسان¬تيول و اتانول قرار مي¬گيرند و تا انرژي سطحي كاهش ¬يابد و سطح آبگريز شود. در مرحله بعد زاويه تماس با جايگذاري قطره¬هايي با تعداد و حجم مشخص و عكاسي از آن¬ها اندازه¬گيري مي¬شود. اين فرايند در گام¬هاي متعدد براي پارامترهاي مختلف (غلظت حل¬شونده¬هاي مختلف محلول الكتروليت، چگالي جريان الكتريكي، زمان انجام فرايند و ...) اجرا مي¬شود و عددي كه بيشترين زاويه تماس را نتيجه دهد به عنوان بهينه نسبي انتخاب مي¬شود و در گام¬هاي بعد از اعداد بهينه بدست آمده براي ساير پارامترها در گام¬هاي قبلي استفاده مي¬شود. سپس آزمون¬هاي چگالش قطره¬اي انجام مي¬شود و نتايج اصلاحات انجام شده بررسي مي¬شود. همچنين ميزان پايداري بهبود¬هاي ايجاد شده در طول آزمون چگالش نيز مورد بررسي قرار مي¬گيرد. در نهايت مشاهده شد كه نمونه¬¬ي بهينه¬ي بدست آمده با زاويه تماس نزديك به 140 در مقايسه با نمونه¬ي مس با سطح ساده با زاويه تماس تقريبي 60 درجه 4 تا 5 برابر افزايش انتقال حرارت داشته است. در ضمن پس از انجام آزمون¬هاي پايداري مشاهده شد كه پس از انجام 30 آزمون سطوح به صورت ميانگين 8 درصد كاهش انتقال حرارت از خود نشان دادند و سطح 4 مرحله¬اي بهترين پايداري(تنها 6 درصد) را نشان داد.

1399/06/30

Extracting the optimal conditions of copper electrodeposition with respect to hydrophobicity and investigating its effect on condensation heat transfer

6/3/2021 12:00:00 AM

Due to the importance of increasing the efficiency of heat transfer mechanisms, And the growing need for more efficient energy transfer, the issue of dropwise condensation as one of the most optimal methods of heat transfer has drawn a lot of attention among the researchers. One of the areas that has attracted a lot of attention is correction of the surface micro-nano structure to achieve droplet condensation. In this study, due to the fact that one of the requirements for dropwise condensation is hydrophobic or super-hydrophobic surfaces, attempts have been made to produce an optimal surface in terms of contact angle. For this purpose, roughness is created on the surface using electrodeposition method, then, using a solution of 1-Octadecanethiol and ethanol, the surface energy is reduced to obtain a hydrophobic surface. Then, according to the contact angle, the parameters of the electrodeposition process are optimized. Then dropwise condensation tests are performed and the results of the corrections are reviewed. The stability of the improvements made is also examined.