استخراج شرايط بهينه الكترونشست مس جهت آبگريزي و بررسي تاثير آن بر انتقال حرارت در چگالش

كارشناسي ارشد

امروزه با توجه به نياز روزافزون بشر به انرژي و راحتي بيشتر، اهميت افزايش بازدهي مكانيزم¬هاي انتقال حرارت، و انتقال انرژي بهينه¬تر بيشتر از هميشه مورد توجه قرار گرفته است. در اين ميان چگالش به عنوان يكي از مهم¬ترين فرايندهاي تغيير فاز و انتقال انرژي كه در صنايع مختلفي از جمله توليد قدرت، تصفيه و شيرين¬سازي آب كنترل محيط و استفاده مي¬شود توجه بيشتري به خود جلب كرده است. در صنعت چگالش سطحي بيشتر از ساير انواع آن مورد استفاده قرار مي¬گيرد. چگالش سطحي به دو صورت لايه¬اي و قطره¬اي ممكن است رخ دهد. محققان دريافته¬اند كه انتقال حرارت در حالت قطره¬اي تا چند برابر حالت لايه¬اي است. با اين حال دست¬يابي به چگالش قطره¬اي در صنعت هنوز به صورت پايدار محقق نشده است و در واقعيت چگالش لايه¬اي رخ مي¬دهد. يكي از زمينه¬هايي كه توجه عمده¬اي را به خود جلب كرده است اصلاح ساختار ميكرو و نانوي سطح براي دستيابي به چگالش قطره¬اي است. در اين پژوهش با توجه به اينكه يكي از ملزومات چگالش قطره¬اي آبگريز بودن سطح است، سعي شده است ابتدا سطحي بهينه از نظر زاويه تماس توليد شود. بدين منظور با استفاده از روش الكترونشست چندمرحله¬اي ساختارهايي متخلخل در ابعاد ميكرو و نانو روي سطح ايجاد مي¬شود. در اين روش با عبور جريان الكتريكي از الكترودها و محلول الكتروليت يون¬هاي مس رو سطح كاتد انباشته مي¬شوند. رويكرد چندمرحله¬اي به دليل استحكام بيشتر انتخاب شده است. سپس نمونه¬ها به مدت 30 دقيقه در محلول 1-اكتادسان¬تيول و اتانول قرار مي¬گيرند و تا انرژي سطحي كاهش ¬يابد و سطح آبگريز شود. در مرحله بعد زاويه تماس با جايگذاري قطره¬هايي با تعداد و حجم مشخص و عكاسي از آن¬ها اندازه¬گيري مي¬شود. اين فرايند در گام¬هاي متعدد براي پارامترهاي مختلف (غلظت حل¬شونده¬هاي مختلف محلول الكتروليت، چگالي جريان الكتريكي، زمان انجام فرايند و ...) اجرا مي¬شود و عددي كه بيشترين زاويه تماس را نتيجه دهد به عنوان بهينه نسبي انتخاب مي¬شود و در گام¬هاي بعد از اعداد بهينه بدست آمده براي ساير پارامترها در گام¬هاي قبلي استفاده مي¬شود. سپس آزمون¬هاي چگالش قطره¬اي انجام مي¬شود و نتايج اصلاحات انجام شده بررسي مي¬شود. همچنين ميزان پايداري بهبود¬هاي ايجاد شده در طول آزمون چگالش نيز مورد بررسي قرار مي¬گيرد. در نهايت مشاهده شد كه نمونه¬¬ي بهينه¬ي بدست آمده با زاويه تماس نزديك به 140 در مقايسه با نمونه¬ي مس با سطح ساده با زاويه تماس تقريبي 60 درجه 4 تا 5 برابر افزايش انتقال حرارت داشته است. در ضمن پس از انجام آزمون¬هاي پايداري مشاهده شد كه پس از انجام 30 آزمون سطوح به صورت ميانگين 8 درصد كاهش انتقال حرارت از خود نشان دادند و سطح 4 مرحله¬اي بهترين پايداري(تنها 6 درصد) را نشان داد.

194573

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر حميد صفاري