تاثير نشست نانوذرات بر سطوح ساختاري به منظور بهبود فرآيند جوشش استخري

كارشناسي ارشد

چكيده استفاده از پوشش نانو براي ارتقاي عملكرد جوشش استخري، به دليل كنترل بهتر خواص سطح و تاثير زياد آن در بهبود انتقال حرارت، بسيار مورد توجه است. براي مطالعه¬ي ارتقاي انتقال حرارت جوشش استخري آب مقطر درفشار اتمسفريك، نانوذرات نقره در دو غلظت متفاوت بر روي سطح صيقلي مسي نشانده شد. ميكروساختار، توپوگرافي و زاويه¬ي تماس سطوح حاصل بررسي گرديد. مشاهده شد با افزايش غلظت نانوسيال روي سطح، رسوب توده¬اي و آبگريزي افزايش ولي پايداري پوشش تشكيل يافته كاهش يافت. آزمون جوشش نشان داد كه با افزايش غلظت نانوسيال، شار حرارتي بحراني (CHF) و ضريب انتقال حرارت (HTC) افزايش مي¬يابد. در اين مطالعه همچنين اثر نانو-نشست روي سطوح ساختاريافته با ميكروكانال¬هاي مايل و ته گرد بررسي شد. غلظت بهينه با خاصيت آبگريزي بر روي ميكروكانال¬هاي مايل و مايل-ته گرد نشانده شد. اثرات ته گردي، آبگريزي و هسته زايي بر روي ديناميك حباب مطالعه شد و منحني هاي جوشش استخري با هم مقايسه شد. مشاهده شد كه سطح ساختاريافته با ميكروكانال¬هاي مايل و ته گرد در مقايسه با سطح صيقلي، عملكرد جوشش استخري را ارتقا ميدهند. در ادامه، سطوح تركيبي كه شامل پوشش سطح داخل كانال¬هاي مايل و ته گرد با استفاده از نانوذرات نقره بود، بالاترين مقادير CHF و HTC را كه به ترتيب برابر W/cm2196 و W/cm2K10 است را به خود اختصاص دادند كه به ترتيب %120 و %100 بالاتر از مقادير مربوط به سطح صيقلي مس مي¬باشد. در مرحله بعدي آزمايش، فوم¬هاي مسي با ويژگي¬هاي مختلف بر روي سطح صيقلي مس جوش داده شد، و سپس تحت پوشش نانوسيال قرار گرفتند و آزمون جوشش استخري بر روي آنها انجام شد. ارتقاي انتقال حرارت جوششي اين سطوح در مقايسه با سطح صيقلي به افزايش سايت¬هاي هسته زايي، افزايش سطح تماس حرارتي، مقاومت جدايش حباب و مكش سيال مايع از طريق مويينگي بستگي دارد. سطوح پوشش يافته عملكرد حرارتي بهتري را نشان دادند و اين ارتقا براي سطح با تخلخل كمتر، چشمگير بود. پوشش نانوذره با كاهش سايز حباب¬هاي جدا شده مقاومت جدايش حباب را كاهش ميدهد. در بهترين حالت CHF و HTC را به ترتيب به ميزان %53 و %65 نسبت به سطح صيقلي مس افزايش دادند. واژه‌هاي كليدي: جوشش استخري، مس، نانوذرات نقره، ميكروكانال مايل و ته¬گرد، فوم فلزي

189423

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي - ديناميك سيالات

دكتر حميد صفاري - دكتر مصطفي حسينعلي پور