23338

تاثير پوشش فوم فلزي، بر انتقال حرارت جوشش استخري

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- تبديل انرژي

1397-1399

1399/12/19

دكتر حميد صفاري نطنزي

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور

مهندسي مكانيك

امروزه بحث انتقال حرارت دو فازي، به خصوص جوشش استخري، به دليل كاربرد¬هاي متنوع آن مورد توجه زيادي قرار گرفته است. با توجه به پژوهش¬هاي اخير، تخلخل، ترشوندگي، زبري و مساحت سطح تماس، تاثير به سزايي در بهبود جوشش استخري دارند. در اين پايان¬نامه، تاثير پوشش فوم فلزي سلول باز، با سه چگالي حفره ppi 5، ppi 10و ppi 20 و تخلخل ثابت 0.95 بر جوشش استخري مطالعه شده است. به منظور بهبود عملكرد، در قسمت اول كار، فوم¬هاي مذكور، با پنج ضخامت مختلف تهيه شده و مورد آزمون جوشش استخري قرار گرفتند، سپس بر فوم¬هاي سلول باز با پنج ضخامت مختلف به روش الكترونشست، لايه نشاني مس صورت گرفت و سپس آزمون جوشش استخري بعمل آمد. همچنين روي بهترين نمونه نيز، تاثير تعداد مراحل الكترونشست بررسي شد. نتايج نشان دادند كه فوم سلول باز مسي الكترونشست شده¬ي ppi 20، 6 مرحله¬اي، با ضخامت 4 ميلي متر، انتقال حرارت جوشش استخري را تا 130% بهبود مي¬دهد و بهترين عملكرد را دارد. در ادامه، جهت خروج حباب¬هاي تشكيل شده و جلوگيري از تجمع و به هم پيوستن آن¬ها، در مركز فوم¬هاي سلول باز، كانال¬هاي دايره¬اي با قطرهاي متفاوت ايجاد شد. اين كانال¬ها با سه قطر متفاوت، بر روي فوم¬هاي الكترونشست شده و ساده، با ضخامت¬هاي مختلف ايجاد شدند. نتايج نشان داد كه ايجاد كانال با قطر 5 ميلي متر در مركز فوم سلول باز الكترونشست شده¬ي ppi 20، با ضخامت 10 ميلي متر، بهترين عملكرد را داراست و منحني جوشش استخري را تا حدود 125% بهبود مي¬بخشد. همچنين براي مقايسه تعداد مراحل الكترونشست، از تصاوير SEM و ايجينگ استفاده شده است. اين تصاوير نشان دادند كه با افزايش تعداد مراحل الكترونشست فوم فلزي سلول باز، ميزان بيشتري از ذرات مس بر روي فوم نشانده شده و در نتيجه¬ي آن تخلخل بيشتر مي¬شود. نتايج ايجينگ نيز نشان دادند كه منحني جوشش استخري فوم سلول باز الكترونشست شده¬ي 8 مرحله¬اي، كمترين ميزان تغيير را نسبت به الكترونشست 6 مرحله¬اي و 4 مرحله¬اي داراست.

1400/01/31

Effect of metal foam coating on pool boiling heat transfer

3/10/2022 12:00:00 AM

Nowadays, the discussion of two-phase heat transfer, especially pool boiling, has received a lot of attention due to its various applications. According to recent studies, porosity, wettability, roughness and contact surface area have a significant effect on improving pool boiling. In this dissertation, the effect of open cell metal foam coating with three pore densities of 5 ppi, 10 ppi and 20 ppi and a constant porosity of 0.95 on pool boiling has been studied. In order to improve the performance, in the first part of the work, the mentioned foams were prepared with five different thicknesses and tested by pool boiling. Then, on the open cell foams with five different thicknesses by electrodeposition method, a copper coating layer was applied and Then the pool boiling test was performed. Also, on the best sample, the effect of the number of electrodeposition steps was investigated. The results showed that electrodeposited 20 ppi 6-stage copper open cell foam with a thickness of 4 mm improves the heat transfer of the pool boiling by 130% and has the best performance. Then, in order to prevent the bubbles from forming and to prevent them from accumulating and joining together, circular channels with different diameters were created in the center of the open cell foams. These channels with three different diameters were created on plain and electrodeposited foams with different thicknesses. The results showed that creating a channel with a diameter of 5 mm in the center of 20 ppi electrodeposited open cell foam, with a thickness of 10 mm, has the best performance and improves the boiling curve of the pool by about 125%. SEM images and aging were also used to compare the number of electrodeposition steps. These images showed that as the number of electrodeposition steps of the open-cell metal foam increased, more copper particles were deposited on the foam, resulting in increased porosity. Aging results also showed that the boiling curve of the 8-stage electrodeposited open cell foam has the lowest rate of change compared to the 6-step and 4-step electrodeposition.

بهبود جوشش استخري , فوم فلزي سلول باز , الكترونشست , ضريب انتقال حرارت

Pool boiling , Open cell metal foams , Electrodeposition , heat transfer coefficient