بررسی تجربی هم افزایی ساختار متخلخل و سطوح جوشش پایدار شده بر انتقال حرارت جوشش استخری تحت کاهش غلظت نانوسیال کاری

در این پژوهش، اثر هم افزایی ساختار متخلخل لانه زنبوری و سطوح جوشش پایدار بر مشخصه های انتقال حرارت جوشش استخری نانوسیال SiO₂ تحت کاهش غلظت سیال کاری بررسی شده است. در کاربردهای صنعتی، دفع شار حرارتی بالا با محدودیت های جدی مواجه است، زیرا رسیدن به شار حرارتی بحرانی (CHF) می تواند منجر به ناپایداری حرارتی و آسیب به تجهیزات شود. ازسوی دیگر، پایداری سطح جوشش نقش تعیین کننده ای در عملکرد بلندمدت دارد، به طوری که ناپایداری سطح در چرخه های مکرر و طولانی مدت جوشش می تواند منجر به افزایش دمای مافوق گرم و کاهش ایمنی سیستم گردد. همچنین، به منظور کاهش احتمال رسوب گذاری، استفاده از نانوسیالات با غلظت پایین ترجیح داده می شود. در این راستا، ابتدا سطح با نانوسیال ۲% وزنی تحت جوشش های مکرر و طولانی مدت پایدارسازی شد. سپس با کاهش غلظت به ۰٫۵%، سطوح پایدار جدیدی بر بستر اولیه ایجاد گردید تا ضمن حفظ مشخصه های حرارتی، احتمال رسوب کاهش یابد. در ادامه، یک ساختار متخلخل لانه زنبوری بر روی سطح پایدار نصب شد. این ساختار با افزایش سطح موثر انتقال حرارت، تقویت نیروهای مویینگی، بهبود تغذیه سیال و تسهیل خروج بخار، نقش موثری در دفع حرارت ایفا می کند. نتایج نشان داد که علی رغم کاهش غلظت، پایداری سطح حفظ شده و ترکیب آن با ساختار متخلخل منجر به افزایش ۳۵٫۶% و ۳۹٫۸% در شار حرارتی بحرانی و ۲۷٫۹% و ۲۵٫۳% در ضریب انتقال حرارت جوشش نسبت به سطح پایدار بدون ساختار متخلخل، به ترتیب برای نانوسیال هایی با اندازه نانوذرات ۳۰-۲۰ و ۷۰-۶۰ نانومتر می شوند. همچنین استفاده از ساختار متخلخل، باعث افزایش دمای مافوق گرم در شروع جوشش هسته ای (ONB) می شود.

کلیدواژه ها:

جوشش استخری ، سطح جوشش پایدار ، ساختار متخلخل لانه زنبوری ، رقیق سازی نانوسیال کاری ، شروع جوشش هسته ای