풀 비등 열전달 실험 열 전달 계수 (HTC)의 혼합 수화제 패턴의 영향을 관찰하기 위해 수행되었다. 조사의 매개 변수는 interlines 수 및 습윤 표면 개질의 패턴 방향이다.
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방법 논문
하이브리드 수화제 패턴과 원통 표면에 풀 비등 열전달 향상
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
본 연구에서는 인터라인의 수와 하이브리드 습윤 패턴의 방향에 따른 영향을 조사하기 위해 풀 비등 열전달 실험을 수행했습니다. 하이브리드 습윤 패턴은 마스킹된 소수성 원통형 구리 표면에 초친수성 SiO2를 코팅하여 생성되었습니다. 탈이온수(DI)를 작동 유체로 사용하여 직경 25mm와 길이 40mm의 다양한 표면 처리된 구리 실린더에 대해 수영장 끓는 열 전달 연구를 수행했습니다. 실험 결과는 인터라인의 수와 하이브리드 습윤성 패턴의 방향이 벽 과열도와 HTC에 영향을 미친다는 것을 보여주었습니다. 인터라인의 수를 증가시킴으로써, HTC는 평지와 비교했을 때 향상되었습니다. CCD(charge-coupled device) 카메라에서 얻은 이미지는 다른 부품에 비해 인터라인에 더 많은 기포가 형성되었음을 나타냅니다. 가장 낮은 부분이 소수성인 하이브리드 습식 패턴은 최상의 열전달 계수(HTC)를 제공했습니다. 실험 결과는 표면의 기포 역학이 핵 끓는 것을 결정하는 중요한 요소임을 나타냅니다.
서론
10-10을 5 W의 범위 인 냉각 제공 고열 플럭스 시스템 유지 / cm 2 전자 방위, 항공 및 핵 발전의 새로운 분야에서 요구된다. 종래의 냉각 공기로 인해 자유 - 강제 대류 조건 모두 낮은 열 전달 계수 (HTC) 이러한 애플리케이션에 충분하다. 1000 W / cm 2 - 1과 같은 풀비 같은 상 변화 계 냉각 기술은 끓는 흐름 (10)의 순서로 높은 열유속 제거에 충분하다. 2 상 열전달 과정이 등온 때문에, 냉각 장치의 온도는, 그 표면 위에 거의 일정하다. 인해 표면을 따른 온도의 변화를 무시할 수있는 장치의 열충격이 제거 될 수있다. 그러나, 열전달 끓는 주요 파라미터는 제한 온도에서 2 이상 상승을 일으키는 임계 열유속 (CHF)은 인 .
지난 수십 년간, 광범위한 연구가 표면 개질, 나노 유체, 및 표면 코팅 3, 4, 5, 6,....
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프로토콜
수정 된 표면의 제조 1
- 수동 # 2000 에머리를 사용하여 15 분 동안 시험편 (중공 구리 실린더 40 mm의 길이 (l), 25 mm의 외경 (d 오)로하고, 18 mm의 내경 (d의 Ⅰ)) 연마 종이. DI 물 다음 아세톤으로 세척하여 광택 표면을 청소합니다.
- 120 ℃의 일정 온도에서 2 시간 동안 오븐에서 연마 된 시험편을 놓는다.
- 다음 단계를 사용하여 초 친수성의 SiO2 나노 입자 용액을 준비합니다.
- 테트라에 톡시 실란 및 DI 워터의 몰비 4 : 1을 혼합하여 용액 A를 준비한다. 37 %의 2 방울을 A 액에 염산을 농축하고, 2 시간 동안 교반 추가.
- 에탄올 및 DI 물의 몰비 3 : 1 혼합하여 용액 B를 만든다.
- 용액 B의 80 mL의 A 액 1 ㎖를 혼합하고 2 시간 동안 교반한다.
- 준비된 SOLU에의 SiO2 나노 입자 (40 나노 미터 직경) 32 g을 넣고1 시간 동안 기 저어.
- 5mm / min의 속도로 딥 코팅 장치를 이용하여 제조 한 용액에 시편을 담근다. 1 시간 동안 ....
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결과
풀 비등 열전달 실험 개략도,도 5에 도시 된 실험 구성을 사용하여 하이브리드 습윤성 원통면에서 수행 하였다. interlines의 수와 풀 비등 성능 하이브리드 습윤성 패턴의 배향의 영향을 조사하면서 풀 비등 실험 절차는 프로토콜 부분의 2 단계에서 설명을 성공적으로 수행 하였다. 벽 과열 대 열유속 열유속 대 HTC : 다른 처리 표면의 풀 비등 공연 그래프의 관점에서 나타내었다.
다음 equati에 도시 된 바와 같이 실험 장치를 검증하기 위해서, 보통 구리 표면의 열전달 실험 결과 비등 풀은 1994 년 20 콘웰 휴스턴 예측 이론적 상관 관계를 비교 하였다에:
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토론
이 조사의 주요 목표는 프로토콜 섹션에 설명된 대로 하이브리드 습윤성 표면을 도입하여 원자로, 보일러 및 히트 파이프와 같은 고열 방출 응용 분야를 위한 수영장 끓는 방열판을 개발하는 것이었습니다. 이러한 표면은 균질한 습윤성 표면(친수성 및 소수성)보다 더 나은 수영장 끓는 성능을 생성할 수 있습니다. 끓는 열 전달 성능의 향상은 활성 핵 형성 부위의 증가와 형성된 기포가 표면에서 쉽게 분리되기 때문입니다. 본 연구에서는 인터라인의 수와 하이브리드 습윤성 패턴의 방향이 수영장 끓는 성능에 미치는 영향을 고려했습니다. 최대 인터라인 수는 사용된 수동 준비 방법으로 인해 8개로 제한되었습니다. 인터라인의 정확한 위치 지정은 위치가 약간 잘못되면 잘못된 결과가 발생할 수 있으므로 모든 실험에 매우 중요합니다. 또한 최대 인가 입력 전류는 카트리지 히터의 수명에 중요한 역할을 합니다. 이 연구에서는 안전을 위해 최대 입력 전류를 4A로 제한합니다. 이러한 제한으로 인해 수영장 끓는 열 전달 연구는 더 낮은 열유속 조건에 대해서만 수행.......
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공개 사항
저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.
감사의 글
저자는 과학기술부(프로젝트 번호: 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, MOST 102-2221-E-002 -088 -MY3)의 자금 지원에 감사를 표합니다.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 탈 이온수 | |||
| 실리카 나노 분말, 40 nm | UniRegion Bio-Tech | 60676860 | |
| 에탄올 | ECHO Chemical co., Ltd. | , 64175 | |
| 염산 | SHOWA Chemical co., Ltd. | ||
| 테트라에톡시실란 | SHOWA Chemical co., Ltd. | 78104 | |
| 아세톤 | UNI-ONWARD CORP. | 67641 | |
| 카트리지 히터 | 정 순 히터 & 공급자:Instrument Co, Ltd. | ||
| 파이렉스 유리 | 자동차 유리 서비스, 대만 | ||
| 일반 강화 유리 | 자동차 유리 서비스, 대만 | ||
| 열 페이스트 | 전해 윤활 | EG-30 | |
| 절연 테이프 | Chuan Chi Trading Co., Ltd | Kapton 테이프 | |
| Sandpaper | Chuan Chi Trading Co., Ltd | #2000 | |
| 가열로 | Chung Chuan | Hong Sen HS-101 | |
| 전자 저울 | A& 디코. Ltd | GX400 | |
| 초음파 세척기 | Bransonic Bransonic | 3510 | |
| 자석 교반기 | 옐로우 라인 | MST D S1 | |
| 데이터 로거 | Yokogawa | MX-100 | |
| CCD 카메라 | JVC | LY35862-001A | |
| 실리콘 페이스트 | Permatex | 599BR | |
| 전원 공급 장치 | Gwinstek | GPR-20H50D | |
| 테플론 테이프 | Chuan Chi Trading Co. Ltd | CS170000 | |
| 접촉각 고니오미터 | Sindatek | 모델 100SB | |
| 보조 히터 | Chuan Chi Trading Co. Ltd | ||
| T형 열전대 | Chuan Chi Trading Co. Ltd | ||
| 역류 콘덴서 | Chuan Chi Trading Co. Ltd | ||
| 섬유 유리 | 전문 플라스틱, 대만 |
참고문헌
- 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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재인쇄 및 허가
