23938

بررسي تجربي تاثير زبري سطح و تغيير در زاويه تماس با هدف بهبود جوشش استخري

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

97

1400/2/13

دكتر حميد صفاري

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور

مهندسي مكانيك

از جوشش استخري به طور گسترده اي در صنعت استفاده مي شود و مي تواند مقدار زيادي گرما را از اين طريق منتقل كند. يكي از روش هاي بهبود اين فرآيند، الكترونشست است كه روشي ساده و ارزان است و پيوند محكمي در ساختار ايجاد مي كند كه مي تواند تخلخل قابل كنترل توليد كند و به بهبود عملكرد جوشش كمك كند. در اين مطالعه، آزمايش هايي در زمينه بهبود جوشش استخري در شرايط اتمسفريك، با آب دي يونيزه به عنوان سيال كاري و استفاده از الگوهاي سلسله مراتبي ايجاد شده توسط تركيبي از ليتوگرافي و الكترونشست 6 مرحله اي، جهت بررسي اثرات زبري كنترل شده توسط ساختار توليدي به همراه خاصيت ترشوندگي بالا در آن كه به زاويه تماس نزديك به صفر درجه مي انجامد، بصورت تجربي مورد بررسي قرار گرفت. سطوح با پراش اشعه ايكس (XRD) ، تصاوير ميكروسكوپ الكتروني (SEM) و تجزيه و تحليل پروفيلومتريك مشخصه بندي مي شوند. علاوه بر اين، اثر پارامترهاي مختلف، از جمله زبري (قطر، فاصله محيط به محيط)، ترشوندگي، همراه با اثر چگالي سايت هاي هسته زايي (NSD) و سطح موثر، مورد بررسي قرار گرفت. پيش بيني مقادير شار حرارتي بحراني (CHF) و داده هاي تجربي نشان داد كه اثر مووينگي اين سطوح باعث افزايش CHF در مقايسه با سطح صاف و افزايش شار گرمايي در دماي سوپرهيت پايين تر مي¬شود. همچنين، تأثير تغيير مورفولوژي سطح و ايجاد ساختار كوه آتشفشان به عنوان مكان مناسب تري براي هسته سازي و تقويت اثر ترشوندگي با تخلخل و زبري شناخته شد. حداكثر شار حرارتي و ضريب انتقال حرارت (HTC) براي نمونه با قطر 500 ميكرون و فاصله محيط به محيط 1200 ميكرون به ترتيب به W/〖cm〗^236/145 و W/〖cm〗^2 K 13/13رسيد كه متناسب با بهبود 8/118٪ و 119٪ نسبي نسبت به سطح صاف بود.

1400/04/01

Experimental study of surface roughness and change in contact angle with the aim of pool boiling amelioration

5/3/2022 12:00:00 AM

Pool boiling is widely used in industry and can transfer large amounts of heat this way. One of the methods to improve this process is electrodeposition, which is a cheap, simple method and creates a strong bond in the structure that can produce controllable porosity and help improve boiling performance. In this paper, experiments on the improvement of pool boiling in atmospheric conditions with deionized water as the working fluid and the use of hierarchical patterns created by a combination of 6-step electrodeposition and photolithography were studied experimentally. Surfaces are characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electronic microscopy (SEM) images, and profilometric analysis. Besides, the effect of various parameters, including diameter, distance from perimeter to perimeter, wettability, along with the effect of nucleation site's density (NSD) and effective surface area, were investigated. Prediction of critical heat flux (CHF) values and experimental data showed that these surfaces' capillary effect increased the CHF compared to the smooth surface and increased the heat flux at a lower superheat temperature. Also, the effect of changing the morphology of the surface and creating the structure of the volcano shape was identified as a more suitable place for nucleation and enhancing the capillary effect with porosity and roughness. The maximum heat flux and heat transfer coefficient (HTC) for sample number 16 reached 145.36 W/〖cm〗^2 and 13.13 W/K.〖cm〗^2 respectively, which was proportional to the improvement of 118.8% and 119% relative to the smooth surface.

بهبود جوشش استخري , الكترونشست , ليتوگرافي نوري , ساختار سلسله مراتبي , ميكروستون

Pool boiling Enhancement , Electrodeposition , Photolithography , Hierarchical pattern , Micropillar