Enhancement Pool-ebulição de transferência de calor em cilíndricos Superfícies com padrões molháveis ​​híbridos

Um sistema de alta calor de fluxo-sustentada proporcionando arrefecimento na gama de ^10-10 maio W / ^cm2 é necessária nos campos emergentes da electrónica, defesa, aviónica, e desenvolvimento de dispositivo nuclear. de arrefecimento convencional com ar é insuficiente para estas aplicações, devido ao coeficiente de transferência de calor baixo (HTC) para ambas as condições Free- e de convecção forçada. As técnicas de arrefecimento à base de mudança de fase, tais como piscina de ebulição e fluxo de ebulição, são suficientemente boas para remover fluxos de calor elevadas da ordem de 10 – 1000 W / cm ^{2 1.} Uma vez que o processo de transferência de calor de duas fases é isotérmica, a temperatura do dispositivo arrefecida é quase constante ao longo da sua superfície. Devido à variação insignificante da temperatura ao longo da superfície, o choque térmico do dispositivo pode ser eliminado. No entanto, a principal limitação em ebulição parâmetro de transferência de calor é o fluxo crítico de calor (ICC), o que provoca um aumento anormal da temperatura ^dois </sup>.

Nas últimas décadas, uma extensa pesquisa foi realizada para melhorar a CHF usando modificação da superfície, nanofluidos, e revestimentos de superfície ^{3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11.} Entre os vários métodos, revestimentos de superfície são encontrados para ser o melhor método para melhorar a CHF devido ao aumento substancial na área de superfície. Os revestimentos superficiais geralmente aumentar a transferência de calor por acção da aleta, efeitos de porosidade, e molhabilidade da superfície ^12. molhabilidade da superfície desempenha um papel significativo na fervura de transferência de calor. Estudos anteriores mostram que, em condições de calor de fluxo mais baixas, a superfície hidrofóbica mostra melhor HTC devido ao início de nucleação. No entanto, amaior fluxo de calor, o desprendimento das bolhas formadas é lento devido à baixa afinidade de água em direcção à superfície. Isto leva a bolha coalescência e resulta numa menor ³ CHF. Por outro lado, uma superfície hidrofílica produz um CHF mais elevado, por causa do rápido desprendimento das bolhas formadas, mas dá uma HTC inferior a fluxos de calor de baixo, devido ao atraso na bolha ¹³ de nucleação.

As estruturas híbridas mostram uma melhoria notável em ebulição de transferência de calor para todos os fluxos de calor devido ao efeito combinado de hidrofobicidade e hidrofilicidade ^{14, 15, 16.} Hsu et al. produzido superfície molhável heterogénea por revestimento super-hidróf ila Si nanopartículas sobre uma superfície de cobre mascarado. Conseguiram diferentes rácios de molhabilidade, variando o tempo de revestimento. O início da ebulição ocorreu mais cedo nas superfícies heterogéneos em comparação com o homogeneous superfície, o que reduziu substancialmente a parede ¹⁷ sobreaquecer. Jo et al. realizados estudos de transferência de calor de ebulição nucleada em superfícies de molhagem hidrofílicas, hidrofóbicas, e heterogéneas. A superfície molhante heterogénea foi composta por pontos estampados hidrofóbicas na superfície hidrofílica. Eles tem HTCs mais elevados e ao mesmo CHF para a superfície heterogénea, em comparação com a superfície hidrofílica. Uma melhoria na fervura de transferência de calor depende diretamente do número de pontos na superfície e sobre as condições de ebulição ^18.

Neste estudo, os padrões molháveis ​​híbridos axiais foram produzidas sobre uma superfície de cobre cilíndrica utilizando a técnica de revestimento por imersão. -Pool ebulição estudos de transferência de calor foram conduzidos para determinar os efeitos do número de entrelinhas e da orientação do padrão molhável híbrido. Ebulição do fluxo de calor, HTC, e dinâmicas de bolha foram analisadas para todos os substratos revestidos e nósre em comparação com o substrato de cobre.