زيادة نقل الحرارة الغليان باستخدام مواد التوصيل المنخفضة

نقوم بالإبلاغ عن آلية غير بديهية لزيادة نقل حرارة الغليان عن طريق دمج مواد الموصلية المنخفضة في الواجهة بين السطح والسوائل. من خلال تضمين مجموعة من الخطوط غير الموصلة في ركيزة عالية التوصيل ، يتم إنشاء اختلافات في الطائرة في درجة حرارة السطح المحلية. أثناء غليان درجة حرارة السطح تختلف بشكل مكاني عبر الركيزة ، بالتناوب بين القيم العالية والمنخفضة ، ويعزز تنظيم تدفقات السائل والبخار المتميزة. من خلال ضبط الطول الموجي للذروة إلى الذروة هذا بشكل منهجي لهذا التباين في درجة الحرارة المكانية ، يتم رؤية تأثير يشبه الرنين في قيمة تساوي طول الشعيرات الشعرية للسائل. يؤدي استبدال 18 ٪ من السطح إلى إيبوكسي غير موصل إلى زيادة أكبر من 5x في معدل نقل الحرارة عند درجة حرارة السخرية الفائقة. يظهر هذه الزيادة الحادة والهدوء بسبب ديناميات الفقاعة المحسنة ، حيث تسمح المسارات المطلوبة بإزالة البخار الفعالة وإعادة تجديد السائل. يمثل استخدام التدرجات الحرارية المهندسة نهجًا مضطربًا محتملاً لإنشاء أسطح غليان عالية الكفاءة وذات تدفق عالي التدفق غير حساسة بشكل طبيعي للتلوث والتدهور بالمقارنة مع الأساليب الأخرى. تم قطع ملاءات النحاس (1 & thinsp ؛ سماكة مم) إلى الحجم وتم تشكيل الأخاديد فيها باستخدام تصنيع التفريغ الكهربائي الأسلاك (EDM). كان سماكة سلك EDM 0.254 & thinsp ؛ mm مع وجود فجوة شرارة دنيا تبلغ 0.381 & thinsp ؛ mm & thinsp ؛ & thinsp ؛ 0.127 & thinsp ؛ mm. ثم عولج النحاس بمحلول قلوي لإنتاج طبقة أكسيد مع خشونة سطح النانو لتعزيز الالتصاق بين النحاس والإيبوكسي. ثم تم تغليف الأسطح مع إيبوكسي غير درجة حرارة غير موصوفة (AREMCO 526N) تملأ جميع الأخاديد. تم علاج الايبوكسي في 93 & thinsp ؛ c لـ 2 & thinsp ؛ ساعات ، تليها 163 & thinsp ؛ c لـ 12 & thinsp ؛ ساعات لتحقيق أقصى سندات القوة. بعد المعالجة ، كانت الأسطح مغمورة يدويًا مع 200 ورقة رملية الحبيبة حتى تعرض النحاس العاري بين كل قسم من الإبوكسي. كما تم رمل الأسطح النحاسية العارية (مع عدم وجود أقسام إيبوكسي) باستخدام نفس الطريقة. تم تنظيف الأسطح أخيرًا بالمذيبات وتجفيفها باستخدام N.Surfaces باستخدام إعداد اختبار مصمم خصيصًا كما ذكرت سابقًا Rahman .. يتكون الإعداد من كتلة سخان النحاس مع عزل PTFE مضمن مع اثنين من سخانات الخرطوشة مما يسمح بحد أقصى قدرة 1000 & thinsp ؛ ث. تم إدخال خمسة مزوم حراري من النوع T في كتلة النحاس متباعدة على قدم المساواة 6 & thinsp ؛ ملم مع وجود الجزء العلوي الأكثر حرارة يقع مباشرة أسفل العينة. تم تسجيل قياسات درجة الحرارة باستخدام نظام NI DAQ ، حيث تم حساب متوسط ​​تدفق الحرارة في كتلة النحاس باستخدام قانون توصيل فورييه. تم حساب درجة حرارة سطح العينة من خلال النظر في جميع المقاومة الحرارية ذات الصلة بين السطح والأعلى الأكثر حرارة ، كما هو موضح. تم استخدام غرفة بولي كربونات كحمام مائي. مع سخان الانغماس ومسبار حرارة الحفاظ على الظروف المشبعة والضغط الجوي. تم استخدام الماء المنزلي ، تم استخدام الماء منزوع الأيونات كسائل العمل ، وتم إجراء جميع الاختبارات إلى CHF. تم إجراء تصور عملية الغليان عند تدفقات الحرارة المنخفضة باستخدام كاميرا فانتوم V210 عالية السرعة (أبحاث الرؤية) المسجلة على 3،100 & thinsp ؛ FPS. تم الحفاظ على الأسطح في البداية في حالة مشبعة لمدة 1 & thinsp ؛ بعد أن تم تطبيق زيادة صغيرة من تدفق الحرارة (2 & thinsp ؛ w/cm إلى 5 & thinsp ؛ w/cm) على الأسطح حتى يتم ملاحظة النوى. تم زيادة تدفق الحرارة إلى ما يصل إلى 20 & thinsp ؛ w/سم حتى تصبح رؤية ديناميات الفقاعة صعبة. تم إيقاف سخان الغرفة لتقليل حركة السوائل السائبة أثناء التقاط الأفلام ، حيث يتم تسجيل جميع الأفلام في غضون دقيقة واحدة للحفاظ على ظروف التشبع ، كما وصفها Mukherjee و Dhir و Son ..