بهبود جوشش استخري با ايجاد ميكرو/نانوساختارهاي متخلخل الكترونشست شده روي سطح مس

Pool boiling enhancement by electrodeposited porous micro/nanostructured on copper surface

جوشش، روش انتقال حرارت موثر و كارآمدي است كه در زندگي روزمره و صنعت كاربرد دارد. تغيير ساختار شيميايي و فيزيكي سطح گرم مانند ايجاد تخلخل و بهبود ترشوندگي به منظور بهبود فرايند جوشش از موضوعات موردتوجه در دهه اخير مي باشد. در اين مقاله، سطوح ميكرو/نانوساختار متخلخل فلزي به منظور بهبود انتقال حرارت جوششي بر روي سطح فلز مس به روش الكترونشست يك و دو مرحله اي ساخته مي شود. به منظور شناسايي ساختار، تصاوير در مقياس هاي ميكرو و نانو از سطح گرفته شده و خواص سطح مانند تخلخل و زبري اندازه‌گيري مي شود. در مرحله بعد، تاثير اين ساختارها بر ميزان بهبود انتقال حرارت جوششي به صورت آزمايشگاهي اندازه گيري شده و منحني انتقال حرارت جوششي كه شار حرارتي بر حسب سوپرهيت ديواره را نشان مي دهد، براي سطوح دومرحله اي كه از لحاظ مكانيكي پايدارتر هستند، با سيال آب استخراج مي‌شود. مقايسه نتايج منحني هاي جوشش سطوح بهبوديافته با سطح صاف و نتايج سايرين، ميزان افزايش ضريب انتقال حرارت و شار حرارتي بحراني را نشان مي دهد. همچنين مقايسه تغيير زمان فرايند الكترودپوزيشن در ساختارهاي حاصله نشان مي دهد افزايش تخلخل و مويينگي و استحكام در ساختار با زمان كمتر (30 ثانيه اي)، باعث بهبود بيشتر فرايند جوشش هسته اي مي‌شود.

Boiling is a remarkably efficient heat transfer method and is commonly used in daily life and industrial applications. Changing the physical and chemical structure of hot surface in some methods such as producing porosity and improving wettability for boiling process enhancement has become an interesting topic in recent decades. In this paper, porous metal micro/nano structural surfaces are produced in order to augment boiling heat transfer on copper surface by the one- and two-stage electrodeposition method. The pictures in micro and nanoscale are captured to identify structure and surface characteristics as porosity and capillarity are estimated. Next, the effects of structures in enhancing the pool boiling are measured experimentally. Then, boiling heat transfer profiles that demonstrate heat flux versus wall superheat are derived for water fluid. Pool boiling curves of enhanced surfaces are compared with polished surface and results of other researchers to determine the efficiency improvement. Furthermore, comparison of the effect of electrodeposition process time on obtained structures shows higher porosity, capillary and strength of structure with lower process time (30 sec) leads to further enhancement of pool boiling.