توصيفگر ها :
جوشش استخري , نانوسيال , نانوساختار , آب دوستي , آب گريزي , زبري , ترشوندگي
چكيده فارسي :
از آنجاييكه خواص سطح جوشش تاثير بسيار زيادي بر فرايند جوشش دارد در اين پژوهش اثر تغييرات خواص سطح جوشش از جمله زبري و ترشوندگي سطح، از طريق ايجاد نانوساختارهاي آبدوست و آبگريز و نيز حالتهاي تركيبي اين دو نوع نانوساختار روي سطح به كمك جوشاندن نانوسيال هاي آبدوست/ آبگريزبر روي پارامترهاي جوشش مورد بررسي قرار گرفت. جوشش نانوسيال سيليكا آبدوست و آبگريز با سيال پايه آب خالص و آب/اتيلن گلايكول بر روي صفحه تخت دايرهايشكل با قطر مؤثر 25 ميليمتر انجام شد. هدف از اين مطالعه بررسي تغييرات مشخصات جوشش مانند شارگرماي بحراني (CHF)و ضريب انتقال گرما (HTC)براي جوشش نانوسيال و جوشش آب خالص روي سطوح نانوساختار ميباشد. آزمايشها در سه غلظت مختلف نانوسيال آبدوست 005/0 و 007/0 و 01/0 درصد حجمي و نانوسيال آبگريز 005/0 و 007/0 درصد حجمي هم بهصورت تكي و هم تركيبي، تا زمان رسيدن به شار گرماي بحراني انجام شد. در طول فرآيند جوشش در اثر رسوب نانوذرات بر روي سطح گرمكن پوششهايي از نانوذرات آبدوست و آبگريز با زبري و ترشوندگيهاي متفاوت ايجاد شد. پس از ايجاد نانوساختار، جوشش آب خالص روي سطوح اصلاح شده بهمنظور بررسي اثر زبري و ترشوندگي سطح بر روي پارامترهاي CHF و HTC انجام شد و با جوشش آب خالص روي سطح صيقلي مقايسه گرديد. نتايج نشان داد كه با افزايش غلظت نانوسيال آبدوست CHF و HTC افزايش و براي نوع آبگريز اين پارامتر كاهش قابلتوجهي دارد. سطوح تركيبي با جوشش نانوسيالات آبدوست و آبگريز با غلظتهاي متفاوت در حالتهاي مختلف ايجاد شدند. بالاترين CHF با 62 درصد افزايش نسبت به آب خالص روي سطح صيقلي مربوط به جوشش آب بر روي سطح تركيبي بدست آمده از جوشش نانوسيال تركببي با نسبت حجمي 50/50 از نانوسيال آبدوست 007/0 و نانوسيال آبگريز 005/0 درصد حاصل شد. بالاترين HTC نيز با 54 درصد افزايش براي جوشش آب خالص روي همين سطح بود. اين افزايش به سايتهاي فعال هستهزايي براي تشكيل حبابها و ايجاد يك ترشوندگي بهينه نسبت داده شد. تحليل اين رفتارها با مشاهده تغييرات ترشوندگي با اندازهگيري زاويه تماس و تعيين زبري سطح انجام شد.
چكيده انگليسي :
Given the significant impact of surface properties on boiling processes, this study investigates the effects of surface property variations, such as roughness and wettability, on boiling parameters. This is achieved by creating hydrophilic and hydrophobic nanostructures and their combinations on the surface through the boiling of hydrophilic/hydrophobic nanofluids. The boiling experiments were conducted using hydrophilic and hydrophobic silica nanofluids with base fluids of pure water and water/ethylene glycol on a circular flat plate with an effective diameter of 25 mm. The study aims to analyze the changes in boiling characteristics, including Critical Heat Flux (CHF) and Heat Transfer Coefficient (HTC), for nanofluid boiling compared to pure water boiling on nanostructured surfaces. Experiments were carried out at three different concentrations of hydrophilic nanofluids (0.005%, 0.007%, and 0.01% by volume) and hydrophobic nanofluids (0.005% and 0.007% by volume), both individually and in combination, until the CHF was reached. During the boiling process, nanoparticle deposition on the heating surface created coatings of hydrophilic and hydrophobic nanoparticles with varying roughness and wettability. After forming the nanostructures, pure water boiling on the modified surfaces was conducted to assess the effects of surface roughness and wettability on CHF and HTC parameters, and the results were compared with pure water boiling on a polished surface. The findings indicated that increasing the concentration of hydrophilic nanofluids resulted in significant increases in CHF and HTC, while hydrophobic nanofluids led to notable decreases in these parameters. Combination surfaces were created by boiling hydrophilic and hydrophobic nanofluids at different concentrations in various configurations. The highest CHF, with a 62% increase compared to pure water on a polished surface, was achieved with the boiling of water on a combination surface formed from boiling a mixed nanofluid with a 50/50 volumetric ratio of 0.007% hydrophilic and 0.005% hydrophobic nanofluids. The highest HTC, with a 54% increase, was also observed for pure water boiling on this surface. This enhancement was attributed to active nucleation sites for bubble formation and an optimized wettability. The analysis of these behaviors was conducted by observing wettability changes through contact angle measurements and determining surface roughness