20.500.12556/RUL-105896 Izboljšanje procesa vrenja na folijah iz cirkonijeve zlitine Boiling process enhancement on thin zirconium alloy foils Najbolj učinkovit mehanizem prenosa toplote pri majhnih temperaturnih razlikah med grelno površino in delovnim fluidom je mehurčkasto vrenje. Mehurčkasto vrenje v praksi srečujemo v različnih aplikacijah, ena od teh je tudi proizvodnja električne energije v nuklearnih elektrarnah, kjer se pri hlajenju gorivnih palic kot material plašča uporablja cirkonijeve zlitine. Prednost cirkonijevih zlitin je visoka kemijska in korozijska obstojnost in nizka nevtronska absorpcija. V tem delu smo naredili pregled različnih postopkov, ki se uporabljajo za obdelavo površin za izboljšanje procesa mehurčkastega vrenja. S pomočjo laserskega strukturiranja smo zasnovali štiri tipe površin, na katerih smo izvedli eksperimente nasičenega vrenja redestilirane vode v režimu od naravne konvekcije do nastopa kritične gostote toplotnega toka. Nestacionarna temperaturna polja smo merili s pomočjo hitrotekoče infrardeče kamere, vizualizacijo mehurčkastega vrenja pa s pomočjo hitrotekoče kamere. Na strukturiranih površinah smo dosegli kritične gostote toplotnih tokov v območju od 598 kW m-2 do 1590 kW m-2, kar pomeni od 19 % do 217 % izboljšanje glede na referenčno neobdelano površino. Koeficient toplotne prestopnosti smo dosegli v območju od 34 kW m-2 K-1 do 55 kW m-2 K-1, kar pomeni od 30 % do 113 % izboljšanje glede na referenčno vrednost. Zaporedne meritve na posamezni površini so pokazale, da se meritve med seboj minimalno razlikujejo, s čimer delno potrjujemo stabilnost lasersko strukturiranih površin tudi pri dolgotrajnejši uporabi, kar je pomembno iz vidika implementacije v realne sisteme. Nucleate boiling is the most efficient heat transfer mechanism when small temperature differences between the heating surface and the working fluid are involved. Many applications involve heat transfer via nucleate boiling including electricity generation in nuclear power plants, where fuel rods are clad in zirconium alloy. The advantages of the latter include high chemical and corrosion resistance and low neutron absorptivity. In this study, we review various surface modification techniques used to enhance nucleate boiling heat transfer. Using laser texturing, we designed four types of surfaces; their pool boiling heat transfer performance was tested with twice-distilled water under saturated conditions and at atmospheric pressure from the natural convection regime to the critical heat flux onset. Unsteady temperature fields were recorded using high-speed infrared thermography and the boiling process was visualized in the visible spectrum using a high-speed camera. Critical heat flux values between 598 kW m-2 and 1590 kW m-2 were recorded on the textured surfaces, representing 19 % to 217 % improvement over the reference surface, respectively. Heat transfer coefficients in the range from 34 kW m-2 K-1 to 55 kW m-2 K-1 were also recorded on the textured surfaces, which represents 30 % to 113 % improvement over the reference surface. Repeated experiments on the same surface have shown that the results have minimal deviation from one experimental run to another, which partly confirms the stability of laser-textured surfaces. The latter is especially necessary for the implementation of such surfaces in real systems. mehurčkasto vrenje izboljšan prenos toplote lasersko strukturirane površine mikrojamice nukleacijska mesta hitrotekoča infrardeča termografija nucleate pool boiling enhanced heat transfer laser-textured surfaces microcavities nucleation sites high-speed infrared thermography true false false Slovenski jezik Angleški jezik Magistrsko delo/naloga 2018-12-22 07:45:57 2018-12-22 07:45:59 2022-08-18 03:46:41 0000-00-00 00:00:00 2018 0 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 1970-01-01 211957 3035.pdf 3035.pdf 1 0988B17BB6643796E5F4B618B477A7B1 e1fe73a360ed634a63aa0ac3c94532a7243c93c227e15540117bde42cfac2938 3c17db2e-a1b6-11eb-a523-00155dcfd717 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=116591 Fakulteta za strojništvo 0 0 0