Hidrofobne in hidrofilne bakrene površine za izboljšan prenos toplote pri mehurčkastem vrenju vode

Koplan, David (avtor), Golobič, Iztok (mentor), Može, Matic (komentor)

V magistrski nalogi smo raziskali uporabo hidrofobnih in hidrofilnih lasersko strukturiranih površin za izboljšanje prenosa toplote pri mehurčkastem vrenju vode. Na površinah smo z uporabo vlakenskega bliskovnega laserja pripravili različne mikrostrukture, s hidrofobizacijo izbranih vzorcev smo zasledovali dodatno znižanje pregretja površine. Pokazali smo, da na vseh funkcionaliziranih površinah zabeležimo izboljšanje intenzivnosti prenosa toplote pri vrenju, kar se odrazi v dvigu kritične gostote toplotnega toka in povečanju koeficienta toplotne prestopnosti. Dodatno smo zabeležili zgodnejši prehod v režim mehurčkastega vrenja, kar je bilo izrazito predvsem na hidrofobiziranih površinah. Dosegli smo koeficiente toplotne prestopnosti do 287 kW/m2K, kar pomeni 9-kratno izboljšanje v primerjavi z neobdelano površino. Najvišja kritična gostota toplotnega toka je znašala 1660 kW/m2, kar predstavlja 83 % izboljšanje v primerjavi z neobdelano površino. Z razvitimi površinami bi lahko pomembno izboljšali intenzivnost odvoda toplote v aplikacijah, kjer nastopajo koncentrirane toplotne obremenitve zaradi generacije toplote na majhnih površinah.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: prenos toplote, mehurčkasto vrenje, vrenje v bazenu, lasersko obdelane površine, omočljivost, koeficient toplotne prestopnosti
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
• Organizacija: FS - Fakulteta za strojništvo
• Kraj izida: Ljubljana
• Založnik: [D. Koplan]
• Leto izida: 2022
• Št. strani: XXII, 65 str.
• PID: 20.500.12556/RUL-136476
• UDK: 536.24:66.046.7:532(043.2)
• COBISS.SI-ID: 107055107
• Datum objave v RUL: 06.05.2022

KOPLAN, David, 2022, Hidrofobne in hidrofilne bakrene površine za izboljšan prenos toplote pri mehurčkastem vrenju vode [na spletu]. Magistrsko delo. Ljubljana : D. Koplan. [Dostopano 18 maj 2025]. Pridobljeno s: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=slv&id=136476

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Hydrophobic and hydrophilic copper surfaces for enhanced nucleate boiling heat transfer with water

Izvleček

In this master's thesis, we have researched the use of hydrophobic and hydrophilic laser structured surfaces for enhanced boiling heat transfer. We fabricated different surface microstructures using a pulsed fiber laser combined with selective hydrophobization to pursue an additional decrease in wall superheat. All functionalized surfaces exhibited increased heat transfer intensity under pool boiling conditions through increased critical heat flux and higher heat transfer coefficients. Additionally, an earlier onset of nucleate boiling was observed, which was especially true for hydrophobic surfaces. We achieved heat transfer coefficients of up to 287 kW/m2K, which is a 9x improvement in comparison with an untreated reference surface. The highest measured critical heat flux was 1660 kW/m2, which represents an 83 % increase with respect to the treated surface. With developed surfaces, it is possible to substantially increase the intensity of heat transfer in applications, where heat loads are highly concentrated.

• Ključne besede: heat transfer, nucleate boiling, pool boiling, laser surface texturing, surface wettability, heat transfer coefficient