Name: Piscine débullition Amélioration de transfert de chaleur sur des surfaces cylindriques avec des modèles hybrides mouillables (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: Découvrez comment les motifs hybrides mouillables améliorent le transfert de chaleur par ébullition libre sur cylindre de cuivre. Cette méthode mesure précisément le coefficient de transfert et la dynamique des bulles.

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Les auteurs remercient le ministère des Sciences et de la Technologie, MOST (numéros de projet : 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, et MOST 102-2221-E-002 -088 -MY3).

1. Préparation des surfaces modifiées <ol><li> Polir manuellement la pièce de test (cylindre creux en cuivre avec une longueur de 40 mm (L), un diamètre extérieur (d o), et un diamètre intérieur de 18 mm (d i) de 25 mm) pendant 15 min en utilisant un émeri # 2000 papier. Nettoyer la surface polie en le rinçant avec de l&#39;acétone puis de l&#39;eau DI. </li><li> Placer l&#39;éprouvette polie dans un four pendant 2 heures à une température constante de 120 ° C. </li><li> Préparer une solution de nanoparticules superhydrophile SiO 2 en procédant comme suit. <ol><li> Préparer la solution A en mélangeant 1: 4 des rapports molaires de tétraéthoxysilane et de l&#39;eau DI. Ajouter 2 gouttes de 37% de HCl concentré à la solution A et remuer pendant 2 h. </li><li> Ajouter la solution B en mélangeant un mélange 1: 3 le rapport molaire de l&#39;éthanol et de l&#39;eau DI. </li><li> Mélanger 1 mL de solution A à 80 ml de solution B et on agite pendant 2 h. </li><li> Ajouter 32 g de nanoparticules de SiO 2 (diamètre 40 nm) à la solu préparéetion et agitation pendant 1 h. </li></ol></li><li> Immerger la pièce d&#39;essai dans la solution préparée à l&#39;aide de l&#39;appareil de revêtement par immersion à une vitesse de 5 mm / min. Garder la pièce d&#39;essai revêtu dans un four à 120 ° C pendant 1 h. </li><li> Préparer 2, 4 et 8 motifs hybrides interlignés avec des orientations différentes le long de la direction axiale (comme représenté sur la figure 1) en utilisant les étapes suivantes. <ol><li> Masque la zone à être non enrobés en utilisant la bande d&#39;isolation en fonction du nombre requis de interlignes avec l&#39;orientation appropriée (pour la surface 2-interlignes à une orientation de 0 °, ajuster interlignes au centre et la zone superhydrophile (zone à revêtir) sur le côté supérieur. D&#39;autre part, pour l&#39;orientation de 90 °, régler une interligne vers le haut et l&#39;autre en bas et de l&#39;orientation à 180 °, de régler la zone superhydrophile au fond et les interlignes au centre. de même, ajuster le position des 4, 8 surfaces interlignés avec les différents orientation comme représenté sur la figure 1). </li><li> Immerger l&#39;éprouvette masqué dans la solution préparée en utilisant un appareil de revêtement par immersion, trempage à une vitesse élevée d&#39;immersion et de l&#39;élévation à une vitesse lente de 5 mm / min. Garder la pièce d&#39;essai revêtu dans un four à 120 ° C pendant 1 h. </li><li> Retirer le ruban isolant à partir de la zone masquée pour obtenir le nombre requis d&#39;interlignes avec l&#39;orientation correcte. </li></ol></li></ol><img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/55387/55387fig1.jpg" /> Figure 1. Sélection des divers interchange Surfaces. (a) Schéma de différentes surfaces interchange avec des orientations différentes. Le rapport de surface d&#39;une surface de cuivre brut et une surface superhydrophile est de 1: 1 dans toutes les conditions. (b) Orientation des critères de sélection. (c) de la vue isométrique de la surface orientée vers 2 interlignes 0 ° d&#39;angle. L&#39;orientation est sélectionné en tant que l&#39;angle entre la ligne de base et le revêtementligne médiane du premier motif hydrophile de la partie supérieure et il est mesuré dans le sens des aiguilles d&#39;une montre. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55387/55387fig1large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a> 2. Procédure expérimentale <ol><li> Utilisation de la bande d&#39;isolation, fixer un tube de verre au niveau de chaque base circulaire de la pièce d&#39;essai revêtue. </li><li> Fixer horizontalement cet ensemble à l&#39;140- 140- x x chambre de 160 mm (voir figure 2) en utilisant la pâte de silicone selon la position requise de interlignes. </li><li> Placer un 550-W, diamètre de 18 mm, et 40 mm de long cartouche chauffante avec un film mince de pâte thermique sur la zone périphérique dans le trou de la pièce de test. </li><li> Raccorder la cartouche chauffante à une unité d&#39;alimentation en courant continu (CC). </li><li> Lieu thermocouples de type T dans les 8 également espacés des trous de 1 mm, avec des profondeurs alternées de 5 mm et 7 mm , comme illustré sur la figure3 Branchez -les à l&#39;enregistreur de données. </li><li> Introduire et fixer des détecteurs de température à résistance (RTD), d&#39;un condenseur à reflux et d&#39;un dispositif de chauffage auxiliaire dans les espaces prévus sur le couvercle supérieur. les fixer sur la chambre d&#39;ébullition. </li><li> Remplir 1400 ml d&#39;eau DI dans la chambre de piscine à point d&#39;ébullition. </li><li> Connecter le condenseur à reflux à une chambre de refroidissement qui est maintenu à 5 ° C. </li><li> Avant l&#39;expérience, faire bouillir énergiquement l&#39;eau DI dans la chambre de piscine à point d&#39;ébullition pendant 30 minutes en utilisant l&#39;appareil de chauffage auxiliaire. </li><li> Garder l&#39;eau DI à l&#39;état saturé d&#39;ébullition à l&#39;aide de l&#39;appareil de chauffage auxiliaire. Par la suite, mettre en marche la source d&#39;alimentation et donner un courant initial de 0,1 A. </li><li> Attendre pendant 2 min afin d&#39;atteindre un état stable. Ensuite, augmenter le courant électrique avec des incréments de 0,3 A. </li><li> Enregistrer la température au niveau de chaque entrée de puissance à l&#39;aide de l&#39;enregistreur de données. Poursuivre l&#39;expérience jusqu&#39;à atteindre un courant maximum de 4 A. Pendant ce temps, enregistrer la dynamique des bulles f<html> ou chaque entrée d&#39;alimentation en utilisant une caméra CCD placé en face de la chambre de réservoir d&#39;ébullition, qui est focalisé sur la pièce d&#39;essai. </li></ol><img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/55387/55387fig2.jpg" /> Figure 2. Schéma de la Chambre Pool-bouillante. Tubes en verre sont reliées aux deux côtés du cylindre creux en cuivre avec de la pâte de silicium. Ceci est fixé à la chambre de piscine à point d&#39;ébullition avec de la pâte de silicium. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55387/55387fig2large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a> <img alt="figure 3" src="/files/ftp_upload/55387/55387fig3.jpg" /> Figure 3. Positionnement Thermocouple. 8 thermocouples sont placés à l&#39;intérieur des trous circonférentiellement de 1 mm de diamètre à l&#39;endroit de la pièce d&#39;essai à un diamètre de 20 mm. Les profondeurs des trous d&#39;un diamètre de 1 mm alternées sont fixés à 5 mm et 7 mm respectivement./files/ftp_upload/55387/55387fig3large.jpg » target = « _ blank »&gt; S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre. 3. Réduction des données <ol><li> Calculer à l&#39;aide de l&#39;équation suivante 19 l&#39;apport de chaleur (Q) Q = I V (1) REMARQUE: I et V sont le courant d&#39;entrée en ampères et la tension en volts, respectivement. </li><li> Estimer la perte de chaleur (perte Q) à partir des deux surfaces latérales en utilisant la formule 19: <img alt="L&#39;équation 2" src="/files/ftp_upload/55387/55387eq2.jpg" /> (2) NOTE: k est la conductivité thermique du cuivre; T 7 et T mm 5 mm sont les valeurs moyennes de la température à une profondeur de 7 mm et 5 mm, respectivement; Dx (2 mm) est la différence entre les profondeurs; et <img alt="L&#39;équation 2B" src="/files/ftp_upload/55387/55387eq2b.jpg" /> est la surface en coupe transversale de l&#39;essai p<html> IECE. </li><li> Déterminer le flux de chaleur (q « ») à l&#39;aide de la formule suivante 19: <img alt="L&#39;équation 3" src="/files/ftp_upload/55387/55387eq3.jpg" /> (3) NOTE: A = π o d l est la zone circonférentielle de la pièce d&#39;essai. </li><li> Calculer la surchauffe de la paroi ( en utilisant l&#39;équation suivante 19: <img alt="L&#39;équation 4" src="/files/ftp_upload/55387/55387eq4.jpg" /> (4) NOTE: T m est la moyenne de T 7 mm et T 5 mm, est la longueur de l&#39;éprouvette, r o (12,5 mm) de rayon extérieur de l&#39;éprouvette, r m (10 mm) Rayon de la pièce d&#39;essai à la la mesure de trous, et T sat est la température de saturation de l&#39; eau DI , comme indiqué sur la figure 4. </li><li> Calculer la HTC (α) en utilisant la formule suivante 19: pload / 55387 / 55387eq5.jpg »/&gt; (5) </li></ol><img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/55387/55387fig4.jpg" /> Figure 4. Schéma du mur Analyse de la température. température de la paroi est calculée en utilisant la température moyenne mesurée et connue résistance thermique cylindrique. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55387/55387fig4large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>

<ol><li>Putsch, G. Thermal challenges in the next generation of supercomputers. Proc. CoolCon MEECC Conference. , 1-83 (2005).</li>
<li>Phan, H. T., Caney, N., Marty, P., Colasson, S., Gavillet, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931009003986">Surface wettability control by nanocoating: The effect on pool boiling heat transfer and nucleation mechanism.</a> Int. J. Heat and Mass Transfer. 52, 5459-5471 (2009).</li>
<li>Barber, J., Brutin, D., Tadrist, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+boiling+heat+transfer+enhancement+with+nanofluids%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Res.+Lett%22%5BJournal%5D)">A review on boiling heat transfer enhancement with nanofluids.</a> Nanoscale Res. Lett. 6 (1), 280(2011).</li>
<li>Kim, S. J., Bang, I. C., Buongiorno, J., Hu, L. W. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2360892">Effects of nanoparticle deposition on surface wettability influencing boiling heat transfer in nanofluids.</a> Appl. Phys. Lett. 89, 153107(2006).</li>
<li>Berenson, P. J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0017931062900790">Experiments on pool-boiling heat transfer.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 5 (10), 985-999 (1962).</li>
<li>You, S. M., Simon, T. W., Bar-Cohen, A. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/180048/">A technique for enhancing boiling heat transfer with application to cooling of electronic equipment.</a> IEEE Trans. Compon. Hybrids Manuf. Tech. 15 (5), 823-831 (1992).</li>
<li>Li, C., Peterson, G. P. <a target="_blank" href="http://heattransfer.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1448929">Parametric study of pool boiling on horizontal highly conductive microporous coated surfaces.</a> J. Heat Transfer. 129 (11), 1465-1475 (2007).</li>
<li>Trisaksri, V., Wongwises, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032105000444">Critical review of heat transfer characteristics of nanofluids.</a> Renew. Sust. Energy Rev. 11 (3), 512-523 (2007).</li>
<li>Trisaksri, V., Wongwises, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931008004833">Nucleate Pool Boiling Heat Transfer of TiO2-R141b nanofluids.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 52 (5-6), 1582-1588 (2009).</li>
<li>Suriyawong, A., Wongwises, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0894177710000579">Nucleate pool boiling heat transfer characteristics of TiO2- water nanofluids at very low concentrations.</a> Exp. Therm. Fluid Sci. 34 (8), 992-999 (2010).</li>
<li>Suriyawong, A., Dalkilic, A. S., Wongwises, S. <a target="_blank" href="https://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104409.htm">Nucleate Pool Boiling Heat Transfer Correlation for TiO2-Water Nanofluids.</a> J. ASTM Int. 9 (5), 1-12 (2012).</li>
<li>Sarangi, S., Weibel, J. A., Garimella, S. V. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001793101400845X">Effect of particle size on surface-coating enhancement of pool boiling heat transfer.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 81, 103-113 (2015).</li>
<li>Kumar, C. S. S., Suresh, S., Kumar, M. C. S., Gopi, V. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0894177715002514">Effect of surfactant addition on hydrophilicity of ZnO-Al2O3 composite and enhancement of flow boiling heat transfer.</a> Exp. Therm. Fluid Sci. 70, 325-334 (2016).</li>
<li>Takata, Y., Hidaka, S., Uraguchi, T. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01457630600793962">Boiling feature on a super water-repellent surface.</a> Heat Transfer Eng. 27 (8), 25-30 (2006).</li>
<li>Takata, Y., Hidaka, S., Masuda, M., Ito, T. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/er.861/abstract">Pool boiling on a super hydrophilic surface.</a> Int. J. Energy Res. 27 (2), 111-119 (2003).</li>
<li>Takata, Y., Hidaka, S., Kohno, M. Enhanced nucleate boiling by super hydrophobic coating with checkered and spotted patterns. International Conference on Boiling Heat Transfer. , Spoleto. (2006).</li>
<li>Hsu, C. C., Chiu, W. C., Kuo, L. S., Chen, P. H. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4897953">Reversed boiling curve phenomenon on surfaces with interlaced wettability.</a> AIP Advances. 4, 107110(2014).</li>
<li>Jo, H., Ahn, H. S., Kang, S. H., Kim, M. H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931011003231">A study of nucleate boiling heat transfer on hydrophilic, hydrophobic and heterogeneous wetting surface.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 54 (25-26), 5643-5652 (2011).</li>
<li>Mehta, J. S., Kandlikar, S. G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931013003074">Pool boiling heat transfer enhancement over cylindrical tubes with water at atmospheric pressure, Part I: Experimental results for circumferential rectangular open microchannels.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 64, 1205-1215 (2013).</li>
<li>Cornwell, K., Houston, S. D. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0017931094900310">Nucleate Pool Boiling on Horizontal Tubes - a Convection-Based Correlation.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 37, Suppl 1. 303-309 (1994).</li>
<li>Holman, J. P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHolman%2C+JP+%22Experimental+Methods+for+Engineers%22">Experimental Methods for Engineers</a>. , 7th ed, Tata McGraw Hill Education Private Limited. (2007).</li>
</ol>

Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.

L’objectif principal de cette étude était de développer un dissipateur thermique à ébullition en piscine pour les applications à haute dissipation de chaleur, telles que les réacteurs nucléaires, les chaudières et les caloducs, en introduisant la surface mouillable hybride, comme décrit dans la section protocole. Ces surfaces peuvent produire de meilleures performances d’ébullition en piscine que les surfaces mouillables homogènes (hydrophiles et hydrophobes). L’amélioration des performances de transfert de chaleur d’ébu...

Un système de maintien de flux de chaleur élevé fournissant de refroidissement dans la plage de 10 à 10 mai W / cm 2 est requise dans les domaines émergents de l&#39; électronique, de la défense, de l&#39; avionique, et le développement de l&#39; appareil nucléaire. refroidissement classique avec de l&#39;air est insuffisante pour ces applications en raison du faible coefficient de transfert de chaleur (HTC) pour les deux conditions free- et à convection forcée. Les techniques de refroidissement à base de changement de phase, tels que l&#39; ébullition de la piscine et le débit d&#39; ébullition, sont suffisamment bons pour enlever des flux de chaleur élevés de l&#39;ordre de 10 - 1 000 W / cm 2 1. Etant donné que le processus de transfert de chaleur à deux phases est isotherme, la température du dispositif refroidi est pratiquement constante sur toute sa surface. En raison de la variation négligeable de la température le long de la surface, le choc thermique du dispositif peut être éliminé. Cependant, le principal paramètre limitant à point d&#39; ébullition de transfert de chaleur est le flux de chaleur critique (CHF), ce qui provoque une élévation anormale de température 2 </sup&gt;. Au cours des dernières décennies, des recherches approfondies ont été menées pour améliorer la CHF à l&#39;aide d&#39;une modification de surface, nanofluides et revêtements de surface 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. Parmi les différentes méthodes, les revêtements de surface se trouvent être la meilleure méthode pour améliorer la CHF en raison de l&#39;augmentation substantielle de la surface. Les revêtements de surface augmentent généralement le transfert de chaleur par l&#39; action des nageoires, des effets de la porosité, et la mouillabilité de la surface 12. mouillabilité de surface joue un rôle important dans l&#39;ébullition de transfert de chaleur. Des études antérieures montrent que, à la baisse des conditions de flux de chaleur, la surface hydrophobe montre mieux HTC en raison de la nucléation précoce. Cependant, àle flux de chaleur plus élevé, le détachement des bulles formées est lente en raison de la faible affinité de l&#39;eau vers la surface. Cela conduit à la coalescence des bulles et se traduit par une faible CHF 3. D&#39;autre part, une surface hydrophile produit une CHF en hausse, en raison du détachement rapide des bulles formées, mais il donne un HTC plus faible à faible flux de chaleur, en raison du retard dans la nucléation des bulles 13. Les structures hybrides montrent une amélioration remarquable dans l&#39; ébullition de transfert thermique pour tous les flux de chaleur due à l&#39;effet combiné d&#39;hydrophobicité et d&#39; hydrophilicité 14, 15, 16. Hsu et al. produit hétérogène surface mouillable par revêtement superhydrophile Si nanoparticules sur une surface de cuivre masquée. Ils ont obtenu des rapports de mouillabilité en faisant varier le temps de revêtement. Le début de l&#39;ébullition a eu lieu plus tôt sur les surfaces hétérogènes par rapport à l&#39;homogeneous surface, ce qui réduit sensiblement la paroi 17 de surchauffe. Jo et al. -mené des études de transfert de chaleur d&#39;ébullition nucléée sur les surfaces de mouillage hydrophiles, hydrophobes, et hétérogènes. La surface de mouillage hétérogène est composée de points à motifs hydrophobes sur la surface hydrophile. Ils ont obtenu les CTH plus élevés et la même CHF pour la surface hétérogène par rapport à la surface hydrophile. Une amélioration de l&#39; ébullition de transfert de chaleur dépend directement du nombre de points sur la surface et sur les conditions d&#39;ébullition 18. Dans cette étude, les modèles hybrides mouillables axiales ont été produites sur une surface de cuivre cylindrique en utilisant la technique de revêtement par immersion. Des études de transfert de chaleur piscine d&#39;ébullition ont été réalisées pour déterminer les effets du nombre de interlignes et de l&#39;orientation du motif mouillable hybride. Ébullition flux de chaleur, HTC, et la dynamique des bulles ont été analysés pour les substrats revêtus et nous tousre par rapport au substrat en cuivre.

<table><tbody><tr>Eau <td></td><td></td><td></td><td>désionisée</td></tr><tr><td>Nanopoudre de silice, 40 nm</td><td>UniRegion Bio-Tech</td><td>60676860</td><td></td></tr><tr><td>Éthanol</td><td>ECHO Chemical co. Ltd</td><td>64175</td><td></td></tr><tr><td>Acide chlorhydrique</td><td>SHOWA Chemical co. Ltd.</td><td></td><td></td>7647010</tr><tr><td>Tétraéthoxysilane</td><td>SHOWA Chemical co. Ltd.</td><td>78104</td><td></td></tr><tr><td>Acétone</td><td>UNI-ONWARD CORP.</td><td>67641</td><td></td></tr><tr><td>Cartouche chauffante</td><td>Chung Shun Chauffage & Instrument Co, Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Verre Pyrex&nbsp ;</td><td>Service de verre automobile , Taïwan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Verre trempé ordinaire</td><td>Service de verre automobile , Taïwan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pâte thermique</td><td>Electrolube</td><td>EG-30&nbsp ;</td><td></td></tr><tr><td>Ruban isolant</td><td>Chuan Chi Trading Co. Ltd</td><td>Kapton Tape</td><td></td></tr><tr><td>Papier de verre</td><td>Chuan Chi Trading Co. Ltd</td> <td># 2000</td><td></td></tr><tr><td>Four de chauffage</td><td>Chung Chuan</td><td>Hong Sen HS-101</td><td></td></tr><tr><td>Échelles électroniques</td><td>A & Cie D Ltd</td><td>GX400</td><td></td></tr><tr><td>Nettoyeur à ultrasons</td><td>Bransonic</td><td>Bransonic 3510</td><td></td></tr><tr><td>Agitateur magnétique</td><td>Ligne jaune</td><td>MST D S1</td><td></td></tr><tr><td>Enregistreur de données&nbsp ;</td><td>Yokogawa</td><td>MX-100</td><td></td></tr><tr><td>Caméra CCD</td><td>JVC</td><td>LY35862-001A</td><td></td></tr><tr><td>Pâte de silicone</td><td>Permatex</td><td>599BR</td><td></td></tr><tr><td>Alimentation</td><td>Gwinstek</td><td>GPR-20H50D</td><td></td></tr><tr><td>Ruban téflon&nbsp ;</td>Goniomètre <td>à angle de contact CS170000</td><td></td> <td>Chuan Chi Trading Co.</td></tr> Ltd <tr><td>Chauffage</td> auxiliaire <td>Sindatek</td><td>modèle 100SB</td><td></td></tr><tr><td>Thermocouples de type T</td><td>Chuan Chi Trading Co. Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Condenseur à reflux&nbsp ;</td><td>Chuan Chi Trading Co. Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Plastique professionnel en fibre de verre</td><td>, Taïwan</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

piscine d&#39;ébullition amélioration de transfert de chaleur sur des surfaces cylindriques avec des modèles hybrides mouillables

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement on Cylindrical Surfaces with Hybrid Wettable Patterns

Dans cette étude, des expériences de transfert de chaleur par ébullition en piscine ont été réalisées pour étudier l’effet du nombre d’interlignes et de l’orientation du motif hybride mouillable. Des motifs hybrides mouillables ont été produits en enduisant du SiO2 superhydrophile sur une surface cylindrique en cuivre masquée et hydrophobe. En utilisant de l’eau désionisée (DI) comme fluide de travail, des études de transfert de chaleur par ébullition en piscine ont été menées sur différents cylindres en cuivre traités en surface d’un diamètre de 25 mm et d’une longueur de 40 mm. Les résultats expérimentaux ont montré que le nombre d’interlignes et l’orientation du motif hybride mouillable influençaient la surchauffe de la paroi et le HTC. En augmentant le nombre d’interlignes, le HTC a été amélioré par rapport à la surface lisse. Les images obtenues à partir de la caméra du dispositif à couplage de charge (CCD) ont indiqué qu’un plus grand nombre de bulles se sont formées sur les interlignes par rapport aux autres parties. Le motif hybride mouillable avec la section la plus basse hydrophobe a donné le meilleur coefficient de transfert de chaleur (HTC). Les résultats expérimentaux ont indiqué que la dynamique des bulles de la surface est un facteur important qui détermine l’ébullition du nucléé.

Expériences de transfert de chaleur extérieure à point d&#39; ébullition ont été réalisées sur une surface cylindrique mouillable hybride à l&#39; aide du dispositif expérimental dont le schéma est représenté sur la figure 5. La procédure expérimentale piscine à point d&#39;ébullition expliqué à l&#39;étape 2 de la section de protocole a été effectuée avec succès tout en étudiant l&#39;effet du nombre de interlignes et de l&#39;orientation du motif mouillable hybride sur...

Des expériences de transfert de chaleur-piscine à point d&#39;ébullition ont été pour observer les effets des modèles hybrides mouillable sur le coefficient de transfert de chaleur (HTC). Les paramètres de recherche sont le nombre d&#39;interlignes et l&#39;orientation du motif de la surface mouillable modifiée.

Piscine d&#39;ébullition Amélioration de transfert de chaleur sur des surfaces cylindriques avec des modèles hybrides mouillables

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the ...

L'objectif général de cette expérience est d'étudier l'effet du nombre et de l'orientation des motifs mouillants axiaux sur le transfert de chaleur en ébullition en bassin. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine du transfert de chaleur en ébullition en bassin, telles que l'effet de la variabilité hybride sur le coefficient de transfert de chaleur en ébullition et la dynamique des bulles. Le principal avantage de cette technique est qu'elle permet de mesurer précisément le coefficient de transfert de chaleur en ébullition en bassin et la dynamique des bulles sur une surface hybride mouillante.Pour commencer, polissez manuellement un cylindre creux en cuivre pendant 15 minutes à l’aide d’un papier émeri numéro 2 000. Nettoyez la surface polie en rinçant avec de l’acétone, puis de l’eau déionisée. Placez la pièce d’essai polie dans une étuve pendant deux heures à une température constante de 120 degrés Celsius.Pour préparer une solution de nanoparticules de dioxyde de silicium superhydrophiles, préparez d'abord la solution A en mélangeant du tétraéthoxysilane et de l'eau déionisée. Ajoutez ensuite deux gouttes d'HCl concentré à 37 % à la solution A et agitez pendant deux heures. Préparez ensuite la solution B en mélangeant de l'éthanol et de l'eau déionisée.Ensuite, mélanger un millilitre de la solution A et 80 millilitres de la solution B, puis agiter pendant deux heures. Ajouter 32 grammes de nanoparticules de dioxyde de silicium à la solution préparée et agiter pendant une heure avant d'immerger l'éprouvette comme décrit dans le protocole du texte. Ensuite, préparer deux motifs hybrides entrelignés avec des orientations différentes le long de la direction axiale de l'éprouvette, en masquant les zones ne devant pas être revêtues à l’aide de ruban isolant selon le nombre requis d’entrelignages et l’orientation appropriée.Pour les deux surfaces à lignes intercalées en orientation à zéro degré, ajuster les lignes intercalées au centre et la zone superhydrophile sur le côté supérieur. Inversement, pour l'orientation à 180 degrés, positionner la zone superhydrophile en bas et les lignes intercalées au centre. Ajuster de la même manière la position des surfaces à quatre et huit lignes intercalées selon les différentes orientations.Ensuite, immergez la pièce d'essai masquée dans la solution préparée à l'aide d'un appareil de trempage à une vitesse de plongée élevée, puis remontez à une vitesse lente de cinq millimètres par minute. Conservez la pièce d'essai revêtue dans une étuve à 120 degrés pendant une heure. Enfin, retirez le ruban d'isolation de la zone masquée afin d'obtenir le nombre requis de lignes intermédiaires avec l'orientation appropriée.À l’aide d’un ruban isolant, fixer un tube en verre sur chaque base circulaire de l’échantillon revêtu. Fixer horizontalement cet ensemble dans la chambre à l’aide de pâte de silicone, selon la position requise des entretoises. Placer un cartouche chauffant avec une fine couche de pâte thermique sur la zone circonférentielle dans le trou de l’échantillon.Reliez le chauffage cartouche à une unité d'alimentation en courant continu. Insérez des thermocouples de type T dans les huit trous espacés régulièrement d'un millimètre et de profondeurs alternées de cinq millimètres et de sept millimètres. Ensuite, connectez-les à l'enregistreur de données.Insérez et fixez des détecteurs de température à résistance, un condenseur à reflux et un chauffage auxiliaire dans les emplacements prévus sur le couvercle supérieur. Fixez-les au-dessus de la chambre d'ébullition. Ensuite, remplissez la chambre d'ébullition en bassin avec 1,4 litre d'eau déionisée.Reliez le condenseur à reflux à une chambre de refroidissement maintenue à cinq degrés Celsius. Avant l'expérience, portez vigoureusement à ébullition l'eau déionisée dans la chambre d'ébullition par accumulation pendant 30 minutes à l'aide du chauffage auxiliaire. Maintenez l'eau déionisée en conditions d'ébullition saturée à l'aide du chauffage auxiliaire.Ensuite, allumez l'alimentation électrique et appliquez un courant initial de 0,1 ampère. Pendant ce temps, enregistrez la dynamique des bulles pour chaque niveau de puissance à l’aide d’une caméra CCD placée devant la chambre d’ébullition en bassin et focalisée sur l’échantillon testé. Après avoir attendu deux minutes afin d’atteindre un état stationnaire, augmentez le courant électrique par incréments de 0,3 ampère.Enregistrez la température pour chaque puissance appliquée en utilisant l'enregistreur de données. Poursuivez l'expérience jusqu'à ce qu'un courant maximal de quatre ampères soit atteint. Enfin, effectuez la réduction des données comme décrit dans le protocole écrit.Les performances en ébullition en vase sont illustrées ici pour une surface de cuivre lisse, une surface entièrement superhydrophile et des surfaces hybrides comportant différents nombres de lignes intermédiaires à une orientation de zéro degré. L'effet de diverses surfaces sur les courbes d'ébullition en vase est présenté, ainsi que la variation du coefficient de transfert de chaleur, ou HTC, en fonction du flux thermique. Les surfaces à huit lignes intermédiaires présentent un meilleur HTC par rapport aux autres surfaces pour un flux thermique donné, mais les surfaces à deux et quatre lignes intermédiaires ont presque le même HTC.L'effet de l'orientation sur les courbes d'ébullition en vase de surfaces hybrides à deux, quatre et huit couches interlinées est présenté. Un décalage vers la gauche des courbes d'ébullition en vase est observé pour la surface à deux couches interlinées à zéro degré, la surface à quatre couches interlinées à 90 degrés et la surface à huit couches interlinées à 45 degrés. On illustre également l'effet de l'orientation sur le coefficient de transfert thermique pour les surfaces hybrides à deux, quatre et huit couches interlinées.Les HTC des deux surfaces entrelignées à zéro degré, des quatre surfaces entrelignées à 90 degrés et des huit surfaces entrelignées à 45 degrés présentent les valeurs les plus élevées. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée de différentes manières si elle est correctement effectuée. Pour l'apprentissage de cette procédure, une analyse du coefficient de transfert de chaleur en ébullition en bassin et de la dynamique des bulles peut être réalisée afin d'étudier l'effet de la variabilité hybride sur l'ébullition en bassin.N'oubliez pas que le travail avec des nanoparticules et des produits chimiques peut présenter des risques, et des précautions telles que le port de gants et de masques doivent toujours être prises lors de l'exécution de cette procédure.

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