بررسي تجربي اثر جهت گيري زبري سطح بر نحوه حركت حباب و شار حرارتي بحراني در جوشش استخري

Experimental investigation of the effect of roughness orientation of surface on motion of bubbles and critical heat flux

جوشش استخري توانايي دارد كه شار حرارتي زيادي را در يك اختلاف دماي كوچك منتقل نمايد و اين امر مي‌تواند با استفاده از روش‌هاي اصلاح و بهبود سطح افزايش پيدا كند. در پژوهش حاضر به بررسي انتقال حرارت جوشش استخري بر روي 4 سطح با جهت گيري‌هاي مختلف پرداخته شده است. به همين منظور يك دستگاه آزمايشگاهي طراحي و ساخته شد. هدف اصلي، ارائه يك روش ساده و مقرون به صرفه و با ماندگاري طولاني‌تر در كارهاي صنعتي، همراه با داشتن بيش‌ترين ميزان شار حرارتي بحراني در برابر كم‌ترين اختلاف دماي سوپر هيت سطح بوده است. نتايج بدست آمده از مطالعه نشان داده‌ كه فاكتور زبري سطح باعث به تعويق افتادن اتصال حباب‌ها شده و شار حرارتي اندكي افزايش مي‌يابد. علاوه بر فاكتور زبري، دو فاكتور تفكيك حباب از سيال در فرآيند دفع گرما و تغذيه بيشتر سايت‌هاي هسته‌زايي و ميكرولايه زيرين حباب مي‌توانند با اهميت‌تر از زبري سطح باشند. به طوري كه سطح با زبري كم‌تر و با جهت گيري زبري يك بعدي افزايش شار حرارتي بيش‌تري را نسبت به سطح با زبري بيش‌تر و با جهت گيري زبري دايروي شكل نشان داده است. در انتها با ايجاد يك سطح ميكروكانال كه تركيبي از روش‌هاي تفكيك سيال- حباب و تغذيه بيش‌تر ميكرولايه زيرين حباب بوده است، مي‌توان بدون اضافه كردن هيچ گونه ذرات اضافي به سيال پايه، شار حرارتي را تا 131% و ضريب انتقال حرارت را تا 211% افزايش داد

Pool boiling has the ability to remove large heat flux at low difference temperature of wall and this can be further enhanced by using surface modification methods. This article investigates pool boiling heat transfer on 4 levels with different orientations. For this purpose, a laboratory device was designed and built. The main goal was to provide a simple and cost-effective manner with high durability in industrial applications, maintaining the highest amount of critical heat flux at the lowest level of super -heated temperature difference. The results showed that surface roughness factor causes a delay in connecting the bubbles and heat flux increased slightly. In addition to roughness factor, two factors separating bubbles from the fluid in the heat dissipation and more power nucleation sites and micro-bubble layer can be more important than the surface roughness. The surface polished in one direction with lower roughness has higher critical heat flux than circular rough surface. Ultimately, by creating a microchannel surface which has been a combination of bubble liquid separation method and further feeding of bubble microlayer. It would be possible to increase the critical heat flux and heat transfer coefficient to 131% and 211% respectively, without adding any additional particles to the base fluid.