بررسی تجربی جوشش استخری نانوسیال اکسید مس روی سطح تخت مسی و اندازه‌گیری شار حرارت بحرانی

پدیده جوشش به دلیل بزرگتر بودن حرارت نهان تبخیر نسبت به حرارت محسوس و در نتیجه نرخ انتقال حرارت بالا، یکی از پرکاربردترین فرآیند‌های انتقال حرارت در صنعت به شمار می‌رود. اما استفاده از فرایند جوشش در شار حرارتی بالا محدودیت امکان وقوع جوشش فیلمی در نقطه شار حرارت بحرانی را دارد. در سال‌های اخیر مطالعات زیادی در زمینه جوشش استخری نانوسیال برای افزایش شار حرارت بحرانی انجام شده و بعضاً نتایج متناقضی در این مورد ارائه‌ شده است. این پژوهش با هدف درک رفتار نانوسیال و تاثیر نانوپوشش ایجاد شده در طی فرآیند انتقال حرارت جوشش استخری بر شار حرارت بحرانی انجام شده است. بنابراین از ترکیب نانوذرات اکسید مس/آب با اندازه نانوذرات nm 40 و غلظت‌های (mg/l) 1-1000 و هیتر مسی با سطح تخت و قطر mm10 و زبری سطح nm 7.5  استفاده شده است. اندازه‌گیری شار حرارت بحرانی در غلظت‌های مختلف نانوسیال نشان داد که شار حرارت بحرانی با افزایش غلظت تا  mg/l100 حداکثر به میزان % 92  نسبت به آب دیونیزه افزایش می‌یابد. بعد از جوشش نانوسیال، برای بررسی خواص سطوح و نانوپوشش ایجاد شده روی سطح، اندازه‌گیری‌های میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ الکترونی روبشی و اندازه‌گیری زاویه تماس سطح روی نمونه‌ها انجام شده است. نتایج نشان‌دهنده تاثیر مثبت زبری و اثر منفی افزایش ضخامت بر افزایش شار حرارت بحرانی می‌باشد.

experimental study of cuo/water nanofluid pool boiling on the copper flat surface and measurement of the critical heat flux

boiling heat transfer is one of the most applicable heat transfer processes in the industry. in recent years, many studies have been investigated in nanofluid pool boiling field and reported some contradictory results. this research is a qualitative and quantitative investigation to understand the behavior of nanofluid during pool boiling heat transfer. for this purpose, a low concentration (up to 1000mg/l) of cuo-water nanofluid and a copper plate surface heater with a diameter of 10 mm and surface roughness of 7.5 nm were used. cuo-water nanofluids have been created by 40nm nanoparticles and 1 to 1000 mg/l of concentrations are used in this research. the measurement of critical heat flux at different concentrations of nanofluid showed that critical heat flux has improved 92% in optimized concentration of 100 mg/l compared to distilled water. atomic force microscopy, scanning electron microscopy and contact angle measurements have been done for analyzing properties of surface and nanocoated which are formed after nanofluid boiling. results demonstrate that there is a positive effect in increasing roughness and a negative impact of thickness enhancement on critical heat flux.