Title of article :
Experimental Study for Investigating the Mechanism of Heat Transfer Near the Critical Heat Flux in Nucleate Pool Boiling
Author/Authors :
Singh Sikarwar, B Amity School of Engineering Technology - Amity University Noida (UP), India , Shukla, R .K Amity School of Engineering Technology - Amity University Noida (UP), India , Kumar Sharma, S Amity School of Engineering Technology - Amity University Noida (UP), India
Abstract :
Heat transfer coefficient in nucleate pool boiling near critical heat flux at least one orderhigher than the convectional heat transfer modes. In this paper, an experimental setup isdesigned and fabricated to investigate the mechanism of heat transfer from boiling surface tobulk liquid near critical heat flux. The images of pool boiling near the high heat flux regionreveals that the individual bubble coalesce due to very high bubble site density and formvapor mass entrapping a relatively thicker film of liquid known as ‘macro-layer’ between thegrowing vapor mass and the heating surface. Hence, the nucleate boiling at high heat flux ischaracterized by the existence of a liquid layer known as the macrolayer between the heatingsurface and the vapour mass. The rate of evaporation of macro-layer and transientconduction through macro-layer is the prime parameter to transfer heat from the heatedsurface. Using images processing, initial macrolayer thickness and vapour mass frequency atvarious wall superheats temperature were measured. The thickness of the macro-layer foundto lay the range of 153 μm to 88 μm respectively for range of 60% to 95% critical heat fluxof water on brass surface. As the heat flux increases the thickness of macro-layer decreases.The vapor mass frequency varied from 4 Hz to 8.80 Hz for water in the range of 60 to 90 %of critical heat flux. The vapor mass frequency increases as heat flux increases due to higherevaporation rate associated with higher heat flux.
Farsi abstract :
رژيم هسته استخر جوش در نزديكي شار حرارتي بحراني CHF) 60-98٪) به عنوان رژيم قارچ بخار شناخته شده است. درك مكانيسم انتقال حرارت در رژيم قارچ بخار هسته استخر جوش نه تنها براي توضيح نرخ انتقال حرارت بالا مفيد است، بلكه براي توضيح پديده بحران جوش نيز سودمند است. در اين مقاله، يك سيستم آزمايشگاهي طراحي و ساخته شد تا مكانيسم انتقال حرارت از سطح جوش به توده مايع نزديك شار حرارتي بحراني (رژيم قارچ بخار) مطالعه شود. علاوه بر اين، فركانس توده بخار و ضخامت لايه ماكرو در شارهاي حرارتي مختلف در اين رژيم جوش اندازه گيري شد. مطالعه تجربي نشان مي دهد كه حباب هاي تكي با توجه به چگالي سايت بسيار بالاي حباب به هم مي چسبند و توده بخار تشكيل مي دهند كه در يك فيلم نسبتا ضخيم تر از مايع محبوس مي شوند كه به عنوان ماكرو-لايه شناخته شده و بين جرم بخار در حال رشد و سطح گرمايش استخر جوش در نزديكي منطقه شار حرارتي بالا است. ميزان تبخير آب از لايه ماكرو و هدايت گذرا از طريق ماكرو لايه پارامتر نخست براي انتقال حرارت از سطح گرم است. ضخامت لايه هاي ماكرو در محدوده 153- 88 ميكرومتر، به ترتيب، براي طيف وسيعي از 60-98٪ شار حرارتي بحراني است. هنگامي كه شار گرما افزايش مي يابد، ضخامت لايه ماكرو كاهش مي يابد. فركانس توده بخار از 4 هرتز تا 8.80 هرتز براي آب در محدوده 60-98٪ شار حرارتي بحراني متفاوت است. فركانس توده بخار جرم با افزايش شار گرما افزايش مي دهد كه اين امر به دليل ميزان تبخير بالاتر در ارتباط با شار حرارتي بالاتر است. داده هاي گزارش شده در اين مقاله نسبت به داده هاي موجود در متون سازگارتر هستند و اين داده ها در مدل سازي انتقال حرارت در هسته استخر جوش در نزديكي شار حرارتي بحراني مفيد واقع مي شوند.
Keywords :
Pool , Heat Transfer , nucleate , Vapor-Mushroom region , Heat Transfer Coefficient and critical heat flux , Boiling
Journal title :
Astroparticle Physics