Name: Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement op cilindrische oppervlakken met Hybrid Bevochtigbare Patterns (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: Ontdek hoe hybride bevochtigbare patronen de warmteoverdrachtscoëfficiënt en beldynamiek bij poolkoken op cilindrische koperen oppervlakken verbeteren. Deze methode optimaliseert warmtewisselaars.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs danken de financiering van het Ministerie van Wetenschap en Technologie, MOST (projectnummers: 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 en MOST 102-2221-E-002 -088 -MY3).

1. Bereiding van de Modified Surfaces <ol><li> Manueel polijsten het proefstuk (holle koperen cilinder met 40 mm lengte (L), een 25 mm buitendiameter (Do) en een 18-mm binnendiameter (di)) gedurende 15 min met een # 2000 emery papier. Reinig het gepolijste oppervlak door het te spoelen met aceton, gevolgd door DI water. </li><li> Leg de gepolijste proefstuk in een oven gedurende 2 uur bij een constante temperatuur van 120 ° C. </li><li> Bereid een superhydrofiel SiO2 nanodeeltjes oplossing met de volgende stappen. <ol><li> Een oplossing bereid door 1: 4 molaire verhoudingen van tetraethoxysilaan en DI-water. 2 druppels 37% geconcentreerde HCl tot oplossing A en roer 2 uur. </li><li> Maak oplossing B door mengen van een 1: 3 molaire verhouding van ethanol en gedeïoniseerd water. </li><li> Meng 1 ml oplossing A 80 ml oplossing B en roer gedurende 2 uur. </li><li> Voeg 32 g SiO2 nanodeeltjes (40 nm diameter) op de bereide oplostie en roer gedurende 1 uur. </li></ol></li><li> Dompel het proefstuk in de bereide oplossing met behulp van de dip-bekledingsinrichting met een snelheid van 5 mm / min. Bewaar de gecoate proefstuk in een oven bij 120 ° C gedurende 1 uur. </li><li> Bereid 2, 4 en 8 interlined hybride patronen met verschillende oriëntaties langs de axiale richting (zie figuur 1) met de volgende stappen. <ol><li> Masker het te onbekleed met de isolatieband volgens de vereiste aantal tussenlijnen met de juiste oriëntatie (Voor 2-interline oppervlak op een 0 ° oriëntatie aanpassen tussenlijnen in het midden en het superhydrofiel gebied (te behandelen oppervlak) van de bovenzijde. aan de andere kant, de 90 ° richting, passen een interline aan de bovenzijde en een aan de onderzijde en in de 180 ° richting, passen superhydrofiel gebied aan de onderkant en de tussenlijnen in het midden., wijzigt de positie van 4, 8 interlined oppervlakken met verschillende oRIENTATION zie figuur 1). </li><li> Dompel het gemaskeerde proefstuk in de bereide oplossing met behulp van een dip-bekledingsinrichting, dip met een hoge snelheid en dompelen stijging bij een langzame snelheid van 5 mm / min. Bewaar de gecoate proefstuk in een oven bij 120 ° C gedurende 1 uur. </li><li> Verwijder de isolatie tape van het gemaskeerde gebied om het vereiste aantal tussenlijnen te verkrijgen met de juiste oriëntatie. </li></ol></li></ol><img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/55387/55387fig1.jpg" /> Figuur 1. Selectie van Various interlined Surfaces. (a) Schematische voorstelling van verscheidene interlined oppervlakken met verschillende oriëntaties. De oppervlakteverhouding van een gewone koperen oppervlak en een oppervlak superhydrofiel 1: 1 in alle omstandigheden. (b) Geaardheid selectiecriteria. (c) isometrisch aanzicht van de 2 interline 0 ° hoek georiënteerd oppervlak. Oriëntatie wordt geselecteerd als de hoek tussen de basislijn en bekledinghartlijn van de eerste hydrofiele patroon vanaf de bovenzijde en wordt gemeten met de klok mee. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55387/55387fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</a> 2. Experimentele procedure <ol><li> Met de isolatieband, vast een glazen buis bij elke cirkelvormige basis van de beklede proefstuk. </li><li> Horizontaal bevestigen dit samenstel aan de x 140- 140- x 160 mm kamer (zie figuur 2) via siliconen pasta volgens de gewenste positie van interlining. </li><li> Plaats een 550-W, 18-mm diameter en 40 mm lang verwarmingspatroon met een dunne film thermische pasta op het omtreksgebied in het gat van het proefstuk. </li><li> Sluit het verwarmingspatroon een gelijkstroom (DC) voeding. </li><li> Place T-type thermokoppels in de 8 op gelijke afstand van 1 mm gaten, met afwisselend een diepte van 5 mm en 7 mm zoals getoond in figuur3 Sluit ze aan de datalogger. </li><li> Invoegen en bevestigen weerstandstemperatuurdetectors (RTD), een terugvloeikoeler en een bijverwarming in onderaan op het bovendeksel. Bevestig ze over de kookkamer. </li><li> Vul 1400 ml DI-water in het zwembad kookkamer. </li><li> Sluit de terugvloeikoeler met een koelkamer die bij 5 ° C wordt gehouden. </li><li> Voor het experiment, heftig koken DI water in het zwembad kookkamer 30 min met behulp van de bijverwarming. </li><li> Houd de DI water aan het kokende verzadigde toestand met de bijverwarming. Vervolgens schakelt de voeding en geeft een eerste stroom van 0,1 A. </li><li> Wacht 2 min teneinde een stabiele toestand te bereiken. Vervolgens verhoging van de elektrische stroom met stappen van 0,3 A. </li><li> Noteer de temperatuur bij elke vermogen via de datalogger. Voortzetting van het experiment tot een maximale stroom van 4 A is bereikt. Ondertussen nemen de beldynamica f<html> of elke vermogen met behulp van een CCD-camera geplaatst voor het zwembad stoomkamer, die gericht is op het proefstuk. </li></ol><img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/55387/55387fig2.jpg" /> Figuur 2. Schematische voorstelling van de Pool kookpunt Kamer. Glazen buizen zijn verbonden met beide kanten van de holle cilinder met koperen siliconenkit. Deze is bevestigd aan het zwembad kookkamer met siliconenkit. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55387/55387fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</a> <img alt="figuur 3" src="/files/ftp_upload/55387/55387fig3.jpg" /> Figuur 3. Thermokoppel positionering. 8 thermokoppels binnenin de gaten 1 mm omtrek in het proefstuk plaats geplaatst bij een diameter van 20 mm. De diepte van afwisselende openingen 1 mm diameter vastgesteld op 5 mm en 7 mm resp./files/ftp_upload/55387/55387fig3large.jpg&quot; target = &#39;_ blank&#39;&gt; Klik hier om een ​​grotere versie van deze afbeelding te bekijken. 3. Gegevens Reduction <ol><li> Bereken de warmte-invoer (Q) met behulp van de volgende vergelijking 19 Q = V I (1) OPMERKING: I en V zijn de ingangsstroom ampère en de spanning in volt respectievelijk. </li><li> Schatten het warmteverlies (Q verlies) van de twee zijvlakken met de formule 19: <img alt="vergelijking 2" src="/files/ftp_upload/55387/55387eq2.jpg" /> (2) OPMERKING: k de thermische geleidbaarheid van koper; T7 en T5 mm mm zijn de gemiddelde waarden van de temperatuur op een diepte van 7 mm en 5 mm, respectievelijk; Ax (2 mm) is het verschil tussen de diepte; en <img alt="vergelijking 2B" src="/files/ftp_upload/55387/55387eq2b.jpg" /> het dwarsdoorsnedeoppervlak van de test p<html> IECE. </li><li> Bepaal de warmteflux (q &#39;&#39;) met de volgende formule 19: <img alt="vergelijking 3" src="/files/ftp_upload/55387/55387eq3.jpg" /> (3) OPMERKING: A = π d ol is het omtrekgebied van het proefstuk. </li><li> Bereken de wand oververhitting (met de volgende vergelijking 19: <img alt="vergelijking 4" src="/files/ftp_upload/55387/55387eq4.jpg" /> (4) OPMERKING: Tm is de gemiddelde T7 mm en T5 mm, de lengte van het proefstuk, ro (12,5 mm) buitenstraal van het proefstuk, r m (10 mm) straal van het proefstuk op het meten gaten en T zat de verzadigingstemperatuur DI water zoals weergegeven in figuur 4. </li><li> Bereken de HTC (α) volgens de formule 19: ploaden / 55387 / 55387eq5.jpg&quot;/&gt; (5) </li></ol><img alt="figuur 4" src="/files/ftp_upload/55387/55387fig4.jpg" /> Figuur 4. Schematische voorstelling van wandtemperatuur Analysis. Wandtemperatuur wordt berekend met de gemeten gemiddelde temperatuur en bekende cilindrische thermische weerstand. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55387/55387fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</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>

De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.

Het hoofddoel van dit onderzoek was om een pool-boiling warmtedraagvlak te ontwikkelen voor toepassingen met hoge warmteafvoer, zoals kernreactoren, ketels en warmteleiders, door de introductie van een hybride bevochtige oppervlak, zoals beschreven in de protocolsectie. Deze oppervlakken kunnen betere pool-boiling prestaties leveren dan homogene bevochtige oppervlakken (hydrofiel en hydrofoob). De verbetering in de warmteoverdrachtprestaties door middel van het koken is te danken aan een toename van actieve nucleatieplaa...

Een hoge warmteflux onderhoudende systeem dat koeling in het traject van 10-10 mei W / cm2 vereist in de opkomende gebied van elektronica, defensie, elektronische en ontwikkeling kernkop. Conventionele koeling met lucht is voldoende voor deze toepassingen vanwege de lage warmtegeleidingscoëfficiënt (HTC) zowel free- en gedwongen convectie omstandigheden. De faseverandering gebaseerde koeltechnieken zoals zwembad koken en flow koken goed genoeg zijn om hoge warmtefluxen te verwijderen in de orde van 10 - 1000 W / cm2 1. Aangezien het tweefasige warmtetransportproces is isotherm, het koelen in inrichting nagenoeg constant over het oppervlak. Vanwege de verwaarloosbare variatie van de temperatuur langs het oppervlak, kan de thermische schok van de inrichting worden verwijderd. Echter, de belangrijke beperkende parameter in kokende warmteoverdracht is de kritische warmteflux (CHF), dat een abnormale temperatuurstijging 2 oorzaken </sup&gt;. In de afgelopen decennia heeft uitgebreid onderzoek gedaan naar de CHF verbeteren door oppervlaktemodificatie, nanovloeistoffen en oppervlaktecoatings 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. Van de verschillende werkwijzen worden oppervlaktebekledingen gevonden dat de beste methode om de CHF te verbeteren door de aanzienlijke toename van het oppervlak. Oppervlaktecoatings algemeen toe de warmteoverdracht door vin optreden porositeit effecten en bevochtigbaarheid van het oppervlak 12. Bevochtigbaarheid van het oppervlak speelt een belangrijke rol in kokend warmte-overdracht. Eerdere studies tonen aan dat bij lagere warmte-flux omstandigheden, het hydrofobe oppervlak toont betere HTC vanwege de vroegtijdige kiemvorming. Echter, ophogere warmteflux, het losmaken van de gevormde bellen traag vanwege de lage affiniteit van water naar het oppervlak. Dit leidt tot bellencoalescentie en resulteert in een lagere CHF 3. Anderzijds, een hydrofiel oppervlak vormt een hogere CHF, vanwege de snelle loslating van de gevormde bellen, maar het geeft een lagere HTC bij warmtestromen laag, als gevolg van de vertraging bij kiemvorming 13. De hybride structuren vertonen een opmerkelijke verbetering in kokend koelmiddelen voor alle warmtestromen door het gecombineerde effect van hydrofobiciteit en hydrofiliciteit 14, 15, 16. Hsu et al. geproduceerd heterogene bevochtigbaar oppervlak door bekleding superhydrofiel Si nanodeeltjes op een gemaskeerde koperoppervlak. Zij bereikten verschillende bevochtigbaarheid verhoudingen door verandering van de coating tijd. Het begin van koken opgetreden eerder de heterogene oppervlakken ten opzichte van de homogeneous oppervlak, waarbij de wand aanzienlijk verminderd oververhitting 17. Jo et al. uitgevoerd kiemkoken warmtegeleidende studies hydrofiel, hydrofoob en heterogene bevochtigen oppervlakken. Het heterogene bevochtigingsoppervlaktespanning bestond uit hydrofobe patroon stippen op het hydrofiele oppervlak. Ze kregen hoger HTC&#39;s en dezelfde CHF voor de heterogene oppervlak ten opzichte van het hydrofiele oppervlak. Een verbetering in kokende warmteoverdracht direct afhankelijk van het aantal ogen op het oppervlak van de kokende omstandigheden 18. In deze studie werden axiale hybride bevochtigbare patronen geproduceerd op een cilindrische koperoppervlak met de dip bekledingstechniek. -Pool kookpunt warmtegeleidende studies werden uitgevoerd om de effecten van het aantal interlining en de oriëntatie van de hybride bevochtigbare figuur bepalen. Koken warmteflux, HTC en beldynamica werden geanalyseerd op alle beklede substraten en weopnieuw tegenover de kopersubstraat.

<table><tbody><tr><td>Deionized water</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Silica nanopowder,40 nm</td><td>UniRegion Bio-Tech</td><td>60676860</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>ECHO Chemical co. Ltd</td><td>64175</td><td></td></tr><tr><td>Hydrochloric acid</td><td>SHOWA Chemical co. Ltd.</td><td>7647010</td><td></td></tr><tr><td>Tetraethoxysilane</td><td>SHOWA Chemical co. Ltd.</td><td>78104</td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>UNI-ONWARD CORP.</td><td>67641</td><td></td></tr><tr><td>Cartridge Heater</td><td>Chung Shun Heater &amp; Instrument Co, Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pyrex glass&nbsp;</td><td>Automotive Glass service, Taiwan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ordinary toughened glass</td><td>Automotive Glass service, Taiwan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thermal paste</td><td>Electrolube</td><td>EG-30&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Insulation Tape</td><td>Chuan Chi Trading Co. Ltd</td><td>Kapton Tape</td><td></td></tr><tr><td>Sandpaper</td><td>Chuan Chi Trading Co. Ltd</td><td>#2000</td><td></td></tr><tr><td>Heating furnace</td><td>Chung Chuan</td><td>Hong Sen HS-101</td><td></td></tr><tr><td>Electronic scales</td><td>A&amp;D co. Ltd</td><td>GX400</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonic cleaner</td><td>Bransonic</td><td>Bransonic 3510</td><td></td></tr><tr><td>Magnet stirrer</td><td>Yellow line</td><td>MST D S1</td><td></td></tr><tr><td>Data logger&nbsp;</td><td>Yokogawa</td><td>MX-100</td><td></td></tr><tr><td>CCD camera</td><td>JVC</td><td>LY35862-001A</td><td></td></tr><tr><td>Silicon paste</td><td>Permatex</td><td>599BR</td><td></td></tr><tr><td>Power supply</td><td>Gwinstek</td><td>GPR-20H50D</td><td></td></tr><tr><td>Teflon tape&nbsp;</td><td>Chuan Chi Trading Co. Ltd</td><td>CS170000</td><td></td></tr><tr><td>Contact Angle Goniometer</td><td>Sindatek</td><td>Model 100SB</td><td></td></tr><tr><td>Auxiliary Heater</td><td>Chuan Chi Trading Co. Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>T- type thermocouples</td><td>Chuan Chi Trading Co. Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Reflux Condenser&nbsp;</td><td>Chuan Chi Trading Co. Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fiber glass</td><td>Professional Plastics, Taiwan</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

pool-boiling heat-transfer enhancement op cilindrische oppervlakken met hybrid bevochtigbare patterns

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

In deze studie werden pool-boiling warmteoverdrachtsexperimenten uitgevoerd om het effect van het aantal interlines en de oriëntatie van het hybride bevochtige patroon te onderzoeken. Hybride bevochtige patronen werden geproduceerd door superhydrofiele SiO2 te coaten op een gemaskerde, hydrofobe, cilindrische koperen oppervlak. Met behulp van gedeïoniseerd (DI) water als werkvloeistof, werden pool-boiling warmteoverdrachtsstudies uitgevoerd op de verschillende oppervlaktebehandelde koperen cilinders met een diameter van 25 mm en een lengte van 40 mm. De experimentele resultaten toonden aan dat het aantal interlines en de oriëntatie van het hybride bevochtige patroon de wandsuperheat en de HTC beïnvloedden. Door het aantal interlines te verhogen, werd de HTC verbeterd in vergelijking met het effen oppervlak. Beelden verkregen van de charge-coupled device (CCD) camera gaven aan dat zich meer bubbels vormden op de interlines in vergelijking met andere delen. Het hybride bevochtige patroon met de onderste sectie hydrofoob gaf de beste warmteoverdrachtscoëfficiënt (HTC). De experimentele resultaten gaven aan dat de bubbeltjesdynamiek van het oppervlak een belangrijke factor is die de nucleaire kook bepaalt.

-Pool kookpunt warmtegeleidende experimenten werden uitgevoerd op een hybride bevochtigbaar cilindrisch oppervlak volgens de experimentele opstelling waarvan schematisch is weergegeven in figuur 5. Het zwembad kokende experimentele procedure beschreven in stap 2 van de sectie protocol werd met succes uitgevoerd terwijl onderzoeken van het effect van het aantal interlining en de oriëntatie van de hybride bevochtigbare patroon op het zwembad kokende prestaties. Het zwembad...

-Pool kookpunt warmtegeleidende experimenten werden uitgevoerd om de effecten van hybride bevochtigbare patronen op de warmte-overdrachtscoëfficiënt (HTC) neemt. De parameters analysemethoden zijn het aantal en de tussenlijnen patroon oriëntatie van het gemodificeerde bevochtigbaar oppervlak.

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement op cilindrische oppervlakken met Hybrid Bevochtigbare Patterns

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

Het algemene doel van dit experiment is om het effect van het aantal en de oriëntatie van axiale bevochtigbare patronen op pool-boiling warmteoverdracht te onderzoeken. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van pool-boiling warmteoverdracht, zoals het effect van hybride variabiliteit op de kookwarmteoverdrachtscoëfficiënt en de bel-dynamiek. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het nauwkeurig de pool-boiling warmteoverdrachtscoëfficiënt en de bel-dynamiek van een hybride bevochtigbaar oppervlak kan meten.Begin met het handmatig polijsten van een holle koperen cilinder gedurende 15 minuten met schuurpapier nummer 2.000. Maak het gepolijste oppervlak schoon door het eerst te spoelen met aceton en daarna met gedeïoniseerd water. Plaats het gepolijste teststuk gedurende twee uur in een oven bij een constante temperatuur van 120 °C.Om een superhydrofiele siliciumdioxide-nanodeeltjesoplossing te bereiden, wordt eerst oplossing A gemaakt door tetraethoxysilaan en gedeïoniseerd water te mengen. Voeg vervolgens twee druppels 37% geconcentreerd HCl toe aan oplossing A en roer gedurende twee uur. Maak daarna oplossing B door ethanol en gedeïoniseerd water te mengen.Meng vervolgens één milliliter van oplossing A met 80 milliliter van oplossing B en roer gedurende twee uur. Voeg 32 gram siliciumdioxide-nanodeeltjes toe aan de bereide oplossing en roer gedurende één uur voordat het teststuk wordt ondergedompeld zoals beschreven in het tekstprotocol. Bereid vervolgens twee onderling verbonden hybride patronen voor met verschillende oriëntaties langs de axiale richting van het teststuk, door het gebied dat niet gecoat moet worden af te plakken met isolatietape volgens het vereiste aantal tussenlijnen met de juiste oriëntatie.Pas voor de twee onderling verbonden oppervlakken bij een oriëntatie van nul graden de tussenlijnen in het centrum en het superhydrofiele gebied aan de bovenzijde aan. Voor de oriëntatie van 180 graden worden daarentegen het superhydrofiele gebied aan de onderzijde en de tussenlijnen in het centrum aangepast. Pas op dezelfde wijze de positie van de vier en acht onderling verbonden oppervlakken met de verschillende oriëntaties aan.Dompel vervolgens het afgemaskerde teststuk in de bereide oplossing met behulp van een dip-coatingapparaat bij een hoge dompelingsnelheid en trek het langzaam omhoog met een snelheid van vijf millimeter per minuut. Bewaar het gecoate teststuk gedurende één uur in een oven bij 120 graden. Verwijder ten slotte de isolatietape van het afgemaskerde gebied om het gewenste aantal tussenlijnen met de juiste oriëntatie te verkrijgen.Bevestig met isolatietape één glazen buis aan elke cirkelvormige basis van het gecoate teststuk. Bevestig deze assemblage horizontaal aan de kamer met siliconenpasta, overeenkomstig de vereiste positie van de tussenlijnen. Plaats een patroonverwarmingselement met een dunne laag warmtegeleidende pasta op het omtrekgebied in het gat van het teststuk.Sluit de patroonverwarmer aan op een gelijkstroomvoeding. Plaats T-type thermokoppels in de acht gelijkmatig verdeelde gaten van 1 mm met afwisselende dieptes van 5 mm en 7 mm. Sluit deze vervolgens aan op de datalogger.Plaats en bevestig weerstandsthermometers, een refluxcondensor en een hulpverwarmer in de daarvoor bestemde openingen van de bovenkap. Bevestig deze boven de kookkamer. Vul vervolgens de pool-kookkamer met 1,4 liters gedeïoniseerd water.Sluit de refluxcondensor aan op een koelkamertemperatuur die op vijf graden Celsius wordt gehouden. Laat het gedeïoniseerde water in de pool-kookkamer vóór het experiment 30 minuten krachtig koken met behulp van de hulpverwarming. Houd het gedeïoniseerde water in verzadigde kooktoestand door de hulpverwarming te gebruiken.Schakel vervolgens de voeding in en stel een initiële stroom van 0,1 ampère in. Leg ondertussen de bellendynamiek voor elke stroomtoevoer vast met een CCD-camera die voor de pool-boedkamer is geplaatst en op het teststuk is gericht. Wacht twee minuten tot een stationaire toestand is bereikt en verhoog vervolgens de elektrische stroom in stappen van 0,3 ampère.Registreer de temperatuur bij elk ingevoerd vermogen met behulp van de datalogger. Ga door met het experiment totdat een maximale stroomsterkte van vier ampère is bereikt. Voer ten slotte de datareductie uit zoals beschreven in het tekstprotocol.Hier worden de pool-boiling prestaties weergegeven van een gewoon koperen oppervlak, een volledig superhydrofiel oppervlak en hybride oppervlakken met verschillende aantallen tussenlijnen bij een oriëntatie van nul graden. Het effect van diverse oppervlakken op de pool-boiling curves wordt getoond, evenals de variatie van de warmteoverdrachtscoëfficiënt, of HTC, ten opzichte van de warmteflux. Oppervlakken met acht tussenlijnen vertonen een betere HTC in vergelijking met andere oppervlakken voor een specifieke warmteflux, terwijl oppervlakken met twee en vier tussenlijnen bijna dezelfde HTC hebben.Het effect van de oriëntatie op de pool-boiling curves van twee onderling verbonden hybride oppervlakken, vier onderling verbonden hybride oppervlakken en acht onderling verbonden hybride oppervlakken wordt getoond. De verschuiving naar links in de pool-boiling curves wordt verkregen voor de twee onderling verbonden oppervlakken bij nul graden, de vier onderling verbonden oppervlakken bij 90 graden en de acht onderling verbonden oppervlakken bij 45 graden. Ook wordt het effect van de oriëntatie op de warmteoverdrachtscoëfficiënt voor twee onderling verbonden hybride oppervlakken, vier onderling verbonden hybride oppervlakken en acht onderling verbonden hybride oppervlakken getoond.De HTC van het twee keer geinterlineerde oppervlak bij nul graden, het vier keer geinterlineerde oppervlak bij 90 graden en het acht keer geinterlineerde oppervlak bij 45 graden vertonen de hoogste waarden. Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze op verschillende manieren worden uitgevoerd mits dit correct gebeurt. Om deze procedure te leren, kan een analyse van de pool-boiling warmteoverdrachtscoëfficiënt en de bel-dynamica worden uitgevoerd om het effect van hybride variabiliteit op pool-boiling te onderzoeken.Vergeet niet dat het werken met nanodeeltjes en chemicaliën gevaarlijk kan zijn en dat er altijd voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen, zoals het dragen van handschoenen en maskers, tijdens het uitvoeren van deze procedure.

pool-boiling-heat-transfer-enhancement-on-cylindrical-surfaces-with

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Twee experimentele apparaten voor het onderzoeken van vloeibare straalophanging op een snel bewegend oppervlak worden beschreven: een luchtkanonapparaat en een roterend schijfapparaat. De apparaten worden gebruikt om optimale benaderingen te bepalen voor het aanbrengen van vloeibare wrijvingsmodifier (LFM) op spoorrails voor wrijvingscontrole bovenop de rail.

Visualisatie van High Speed ​​Liquid Jet Impactie op een bewegend oppervlak

Hier presenteren we een protocol voor het genereren van ijs gehaald wanneer water wordt ingebracht in een koud bad pekel, als secundair koelmiddel, bij een bereik van temperaturen onder het vriespunt van water. Het kan worden gebruikt als een alternatieve methode voor de productie ijs industrie.

Ice Generation en de warmte- en massatransport Fenomenen van de invoering van water tot een koud bad van Pekel

Dit manuscript wordt beschreven methoden gericht op het meten van de lokale momentane convectie warmte overdracht coëfficiënten in een stroom van één of twee fasen pijp. Een eenvoudige optische methode om te bepalen van de lengte en de snelheid van de voortplanting van een verlengde (Taylor)-luchtbel rijdt met een constante snelheid wordt ook gepresenteerd.

Metingen van lokale momentane convectieve warmteoverdracht in een pijp - één en twee fasen Flow

Hier presenteren we een experimentele methode voor de ontkoppeling van de onderling afhankelijke Coriolis-force en roterende-drijfvermogen effecten op volledige-veld warmte overdracht distributies van een roterende kanaal.

Ontkoppelingseiwit Coriolis kracht en roterende drijfvermogen effecten op Full-veld warmte overdracht van eigenschappen van een roterende kanaal

Een eenvoudig protocol is bedoeld voor de fabricage van hemiwicking structuren van verschillende maten, vormen en materialen. Het protocol gebruikt een combinatie van fysieke stampen, PDMS molding en dunne-film oppervlakte wijzigingen via gemeenschappelijke materialen afzetting technieken.

Schaalbare stempel drukken en fabricage van Hemiwicking oppervlakken

Dit artikel beschrijft hoe drie verschillende watervortexregimes in een hyperbolische Schaurberger-trechter kunnen worden gecreëerd, hun belangrijkste kenmerken en hoe bijbehorende parameters zoals de zuurstofoverdrachtssnelheden kunnen worden berekend.

Bereiding van hyperbolische waterwervelingen aan het vrije oppervlak

We presenteren een methode om permanente markeringen en patronen aan te brengen op siliconenoppervlakken door fijne deeltjes op het oppervlak te plakken. De markeringen kunnen een herkenbaar ontwerp zijn of een willekeurig spikkelpatroon, zoals dat wordt gebruikt bij digitale beeldcorrelatie.

Aanbrengen van permanente, robuuste gestencilde patronen van fijne deeltjes op elastomeeroppervlakken

Dit protocol presenteert een door licht geïnduceerde methode voor het vervaardigen van gladde driedimensionale structuren via sequentiële digitale patronen en enten op met silaan beklede nanoporeuze oppervlakken. Deze benadering maakt de ruimtelijk gecontroleerde vorming van gladde gebieden mogelijk, waardoor vloeistofafstotende patronen en de kwantitatieve analyse van grensvlakgladheid mogelijk worden, met toepassingen in vloeistofmanipulatie en oppervlaktetechniek.

Door licht geïnduceerde patroonvorming en enten voor gladde oppervlakken op basis van met silaan beklede nanoporeuze structuren

Een micropunching lithografie wordt aangepakt micro-en submicron-patronen op, zijwand en onderkant van polymeersubstraten genereren. Het overwint de obstakels van patronen geleidende polymeren en het genereren van zijwand patronen. Deze methode maakt een snelle fabricage van meerdere functies en is vrij van agressieve chemie.

Micropunching Lithografie voor het genereren van Micro-en Submicron-patronen op polymeersubstraten

We presenteren een uniek platform voor het karakteriseren van elektrode oppervlakken in vaste oxide brandstofcel (SOFC) die gelijktijdig uitvoeren van meerdere karakterisatietechnieken...

Indringende en in kaart brengen van elektrode-oppervlakken in Solid Oxide Fuel Cells

Ontdek hoe hybride bevochtigbare patronen de warmteoverdrachtscoëfficiënt en beldynamiek bij poolkoken op cilindrische koperen oppervlakken verbeteren. Deze methode optimaliseert warmtewisselaars.

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement op cilindrische oppervlakken met Hybrid Bevochtigbare Patterns

Meer video's verkennen