Бассейн-Кипение теплопередающие Enhancement на цилиндрических поверхностях с Гибридным смачиваемых Patterns

Высокий тепловой поток поддержания системы , обеспечивающей охлаждение в диапазоне 10-10 ⁵ Вт / см ² требуется в новых областях электроники, обороны, бортового оборудования, а также развитие ядерного устройства. Обычные охлаждение воздуха является недостаточным для этих применений из-за низкий коэффициент теплопередачи (HTC) для обоего свободно-и принудительной конвекции условий. Методы охлаждения с изменением фазы на основе, например, кипении и поток кипящей, достаточно хорошо , чтобы удалить высокие тепловые потоки на порядка 10 – 1000 Вт / см ^{2 1.} Так как процесс теплопередачи двухфазного изотермический, охлажденная температура устройства почти постоянна по его поверхности. Из-за незначительной вариации температуры вдоль поверхности, тепловой шок устройства могут быть устранены. Тем не менее, основной ограничивающий параметр в кипящей теплопередачу является критическим тепловым потоком (CHF), который вызывает аномальное повышение температуры ² </sup>.

В течение последних нескольких десятилетий, обширное исследование было проведено с целью улучшения CHF с помощью модификации поверхности, наножидкостей и поверхностных покрытий ^{3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11.} Среди различных методов, поверхностные покрытия оказываются лучший способ улучшить CHF за счет существенного увеличения площади поверхности. Поверхностные покрытия как правило , увеличивают передачу тепла за счет действия плавника, пористости и эффектов, смачиваемости поверхности ^12. Смачиваемость поверхности играет существенную роль в кипящей теплопередачу. Предыдущие исследования показали, что при более низких тепловых потоках условий, гидрофобная поверхность показывает лучше HTC из-за раннее зарождение. Тем не менее, ввыше, поток тепла, отряд образовавшихся пузырьков происходит медленно из-за низкой аффинностью воды к поверхности. Это приводит к коалесценции пузырьков и приводит к более низкой CHF ^3. С другой стороны, гидрофильная поверхность приводит к более высокой CHF, из-за быстрый отрыв образованных пузырьков, но это дает более низкую HTC при низких тепловых потоках, из – за задержки в пузырях ^13.

Эти гибридные структуры показывают замечательное улучшение в кипящую теплопередачу для всех тепловых потоков за счет комбинированного эффекта гидрофобности и гидрофильности ^{14, 15, 16.} Хсу и др. получают гетерогенную смачиваемая поверхность пути покрытия superhydrophilic Si наночастиц на маскированную поверхности меди. Они достигли различных соотношений смачиваемости путем изменения времени нанесения покрытия. Начала кипения произошло раньше на гетерогенных поверхностях по сравнению с чomogeneous поверхность, которая , по существу , уменьшить перегрев стенки ^17. Джо и соавт. провел исследование теплоотдачи пузырькового кипения на гидрофильных, гидрофобные и гетерогенные смачивающие поверхностях. Гетерогенной смачивающий поверхность состоит из гидрофобных узорчатых точек на гидрофильной поверхности. Они получили более высокие HTCs и тот же CHF на гетерогенной поверхности по сравнению с гидрофильной поверхностью. Улучшение в кипящую теплопередачу напрямую зависит от количества точек на поверхности , так и от условий кипения ^18.

В этом исследовании, осевые гибридные смачиваемые образцы были изготовлены на цилиндрическую медную поверхность с использованием методы нанесения покрытия погружения. Бассейн кипения исследований теплообмена были проведены, чтобы определить влияние числа interlines и ориентации гибридного смачиваемого узора. Кипячение теплового потока, HTC, и динамика пузырьков были проанализированы на подложках, покрытых все, и мыповторно по сравнению с медной подложкой.