مطالعه تحليلي و تجربي انتقال حرارت جوشش هسته‌اي استخري بر روي سطوح مسي آب دوست

Theoretical an experimental study of nucleate pool boiling heat transfer on copper hydrophobicity surface

در اين مقاله، تاثير ميزان آبدوستي سطح بر جوشش هسته اي استخري آب تحت فشار اتمسفر به صورت تحليلي مدل گرديده و به صورت تجربي مورد صحت سنجي قرار ميگيرد. مدل تحليلي ارائه شده بر خلاف مدل هاي قبلي، تغييرات زاويه تماس سيال با سطح را در حين رشد حباب درنظر ميگيرد. مقايسه منحني جوشش استخري پيشبيني شده توسط مدل بهبوديافته با نتايج آزمايشگاهي ديگران و مدل پيشين، تطابق بهتر نتايج را نشان داد. علاوه بر اين، سطوح آب‌دوست (‌با زواياي تماس 34، 22 و كمتر از 10) توسط استغراق مس در محلول آبي هيدروكسيد سديم و پرسولفات پتاسيم در زمان‌هاي مختلف (30، 60 و 180 دقيقه) ساخته شده و نتايج آزمون جوشش با پيشبيني مدل مقايسه ميگردد. بر اساس نتايج تجربي، عمليات سطحي به كار رفته در اين پژوهش به عنوان روشي مؤثر در افزايش ترشوندگي سطح مسي ميباشد و آب دوستي بيشتر اين سطوح باعث افزايش ضريب انتقال حرارت جوشش استخري نسبت به سطح معمولي ميگردد.

In this paper, the effects of surface hydrophilicity on nucleate pool boiling of water under atmospheric pressure were theoretically modeled and experimentally examined. The proposed analytical model consider change of contact angle in bubble growing period Comparisons of the pool boiling curve based on the modified model with existing experimental data and previous model show the better agreement. Moreover, hydrophilic surfaces (with contact angles of 34, 22, ˂10) are made by immersing the copper in an aqueous solution of sodium hydroxide and potassium persulphate for different length of times (30, 60, 180 min, respectively) and the boiling experiment on these surfaces is compared with prediction of model. According to experimental results, the surface treating method applied in this research is an effective means to promote the surface wettability of a copper, and the more hydrophilicity of treated surfaces tend to yield a greater pool boiling heat transfer coefficient than the untreated surface.