Pool siedenden Wärmeübertragungs Experimente wurden durchgeführt, um die Auswirkungen von Hybrid-Spritzmuster auf dem Wärmeübertragungskoeffizienten (HTC) zu beobachten. Die Parameter der Untersuchung sind die Anzahl der Zwischenzeilen und die Musterausrichtung der modifizierten benetzbare Oberfläche.
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Methodenartikel
Pool-Boiling Wärmeübertragung Enhancement auf zylindrischen Oberflächen mit Hybrid Benetzbare Patterns
* These authors contributed equally
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
In dieser Studie wurden Wärmeübertragungsexperimente im Pool durchgeführt, um den Effekt der Anzahl der Interlinien und der Ausrichtung des hybriden benetzbaren Musters zu untersuchen. Hybride benetzbare Muster wurden durch Beschichtung von superhydrophilem SiO2 auf einer maskierten, hydrophoben, zylindrischen Kupferoberfläche hergestellt. Unter Verwendung von deionisiertem (DI) Wasser als Arbeitsmedium wurden an den verschiedenen oberflächenbehandelten Kupferzylindern mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Länge von 40 mm Wärmeübertragungsstudien zum Sieden im Pool durchgeführt. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass die Anzahl der Interlinien und die Orientierung des hybriden benetzbaren Musters die Wandüberhitzung und die HTC beeinflussten. Durch die Erhöhung der Anzahl der Interlines wurde das HTC im Vergleich zur glatten Oberfläche verbessert. Bilder der CCD-Kamera (Charge-Coupled Device) zeigten, dass sich auf den Interlinien im Vergleich zu anderen Teilen mehr Blasen bildeten. Das hybride benetzbare Muster, bei dem der unterste Teil hydrophob ist, ergab den besten Wärmeübergangskoeffizienten (HTC). Die experimentellen Ergebnisse deuteten darauf hin, dass die Blasendynamik der Oberfläche ein wichtiger Faktor ist, der das Sieden der Keime bestimmt.
Einleitung
Ein hoher Wärmefluß erhaltKühlSystems im Bereich von 10 bis 10 Mai W Bereitstellung / cm 2 wird in den Schwellen Bereichen Elektronik, Verteidigungs-, Avionik und Kerngeräteentwicklung erforderlich. Herkömmliche Kühlung mit Luft nicht ausreichend ist für diese Anwendungen aufgrund der geringen Wärmeübertragungskoeffizienten (HTC) sowohl für Frei und erzwungener Konvektion Bedingungen. Die Phasenänderung-basierten Kühltechniken, wie Pool Sieden und Sieden fließen, sind gut genug , um hohe Wärmeströme in der Größenordnung von 10 zu entfernen - 1.000 W / cm 2 1. Da der Zwei-Phasen-Wärmeübertragungsvorgang isotherm....
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Protokoll
1. Herstellung der modifizierten Oberflächen
- Polieren manuell das Prüfstück (hohlen Kupferzylinder mit einer 40-mm - Länge (l) in einem 25-mm Außendurchmesser (d o), und ein 18-mm - Innendurchmesser (d i)) für 15 min unter Verwendung eines # 2000 Emery unter Verwendung Papier. Reinigen Sie die polierte Oberfläche indem sie sie mit Aceton, gefolgt von DI-Wasser gespült.
- Platzieren Sie das polierte Teststück in einem Ofen für 2 Stunden bei einer konstanten Temperatur von 120 ° C.
- Vorbereiten einer superhydrophilen SiO 2 Nanopartikellösung die folgenden Schritte verwendet wird . <....
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Ergebnisse
Pool siedenden Wärmeübertragungsexperimente wurden auf einer Hybrid - benetzbaren zylindrischen Oberfläche durchgeführt unter Verwendung des experimentellen Aufbaus , deren schematischen wird in 5 gezeigt. Der Pool siedende experimentelle Verfahren erläutert in Schritt 2 des Protokolls Abschnitt wurde erfolgreich durchgeführt, während die Wirkung der Anzahl von Zwischenzeilen und der Orientierung des Hybrids benetzbar Muster auf dem Pool siedende Leistung zu untersuchen........
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Diskussion
Das Hauptziel dieser Untersuchung war die Entwicklung eines siedenden Kühlkörpers für Anwendungen mit hoher Wärmeableitung, wie z. B. Kernreaktoren, Kessel und Heatpipes, durch die Einführung der hybriden benetzbaren Oberfläche, wie im Protokollabschnitt beschrieben. Diese Oberflächen können eine bessere Kochleistung im Pool erzielen als homogene benetzbare Oberflächen (hydrophil und hydrophob). Die Verbesserung der Siedewärmeübertragungsleistung ist auf eine Zunahme der aktiven Keimbildungsstellen und das leichte Ablöse.......
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Offenlegungen
Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.
Danksagungen
Die Autoren danken dem Ministerium für Wissenschaft und Technologie, MOST (Projektnummern: MOST 104-2218-E-002 -004, MOST 105-2218-E-002-019, MOST 105-2221-E-002 -107 -MY3, MOST 102-2221-E-002 -133 -MY3 und MOST 102-2221-E-002 -088 -MY3).
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Deionisiertes Wasser | |||
| Silica-Nanopulver, 40 nm | UniRegion Bio-Tech | 60676860 | |
| Ethanol | ECHO Chemical Co. Ltd | 64175 | |
| Salzsäure | SHOWA Chemical Co. Ltd. | ||
| Tetraethoxysilan | SHOWA Chemical Co., Ltd. | 78104 | |
| Aceton | UNI-ONWARD CORP. | 67641 | |
| Heizpatrone | Chung Shun Heizung & Heizung Verifizierter Lieferant - Instrument Co, Ltd. | ||
| Pyrex-Glas | Autoglas-Service, Taiwan | ||
| Gewöhnliches gehärtetes Glas | Autoglas-Service, Taiwan | ||
| Wärmeleitpaste | Elektroschmierung | EG-30 | |
| Isolierband | Chuan Chi Trading Co. Ltd | Kapton Tape Schleifpapier | |
| Chuan Chi Trading Co. Ltd | # 2000 | ||
| Heizofen | Chung Chuan | Hong Sen HS-101 | |
| Elektronische Waagen | A & D co. Ltd | GX400 | |
| Ultraschallreiniger | Bransonic | Bransonic 3510 | |
| Magnetrührer | Gelbe Linie | MST D S1 | |
| Datenlogger | Yokogawa | MX-100 | |
| CCD Kamera | JVC | LY35862-001A | |
| Silikonpaste | Permatex | 599BR | |
| Netzteil | Gwinstek | GPR-20H50D | |
| Teflonband | Chuan Chi Trading Co. Ltd | CS170000 | |
| Kontaktwinkel-Goniometer | Sindatek | Modell 100SB | |
| Zusatzheizung | Chuan Chi Trading Co. Ltd | ||
| T-Typ Thermoelemente | Chuan Chi Trading Co. Ltd | ||
| Refluxkondensator | Chuan Chi Trading Co. Ltd | ||
| Fiberglas | Professional Plastics, Taiwan |
Referenzen
- Putsch, G. Thermal challenges in the next generation of supercomputers. Proc. CoolCon MEECC Conference. , 1-83 (2005).
- Phan, H. T., Caney, N., Marty, P., Colasson, S., Gavillet, J. Surface wettability control by nanocoating: The effect on pool boiling heat transfer and nucleation mechanism. Int. J. Heat and Mass Transfer. 52, 5459-5471 (2009).
- Barber, J., Brutin, D., Tadrist, L.
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Nachdrucke und Genehmigungen
