بررسی اثر شعاع بیشینه قطره در انتقال گرمای چگالشی بر روی سطح ترکیبی آبگریز-آبدوست با اعمال اثر جابجایی مارانگونی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

چگالش به دو صورت لایه‌ای و قطره‌ای اتفاق می‌افتد. در سطح ترکیبی، شعاع بیشینه قطره‌ی چگالیده بر روی سطح در ناحیه قطره‌ای به طور قابل توجهی بر میزان انتقال گرما  اثر می‌گذارد. این مقاله به بررسی اثر بیشینه شعاع قطره در انتقال گرما بر روی سطوح ترکیبی پرداخته است. همچنین اثر جریان جابجایی مارانگونی که به دلیل ایجاد گرادیان دما به وجود می‌آید، به عنوان مقاومتی در مسیر انتقال گرما در روابط مربوط به این مدلسازی لحاظ شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که مقدار بهینه‌ای برای بیشینه شعاع قطره بمنظور افزایش انتقال گرما در سطح ترکیبی وجود دارد که این مقدار وابسته به اختلاف دمای سطح، عرض ناحیه لایه‌ای و زاویه تماس می‌باشد. با افزایش اختلاف دمای سطح از 1 تا 10  کلوین، مقدار بیشینه شعاع بهینه از 25/. تا 3/. میلیمتر تغییر می‌کند. همچنین این مقدار بهینه برای عرض ناحیه لایه‌ای 5/. تا 1 میلیمتر،  از 25/. میلیمتر به 35/0 میلیمتر افزایش پیدا می‌کند. در نهایت بررسی نتایج اعمال اثر جابجایی مارانگونی نشان دهنده افزایش 30% ضریب انتقال گرما در صورت اعمال جابجایی مارانگونی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Khandekar S. and Muralidhar K., Dropwise condensation on inclined Textured Surfaces.NewYork NY:Springer NewYork,2014.
  • Miljkovic N., Development and characterizationof micro/nano structured surfaces for enhanced condensation, Massachusetts Institute of Technology, 2013.
  • LeFevre E.J. and Rose J.W., A theory of heat transfer by dropwise condensation, Proceedings of 3rd International Heat Transfer Conference, New York: American Institute of Chemical Engineers, Vol. 2, pp. 362-375, 1966.
  • Vemuri S. and Kim K.J., An experimental and theoretical study on the concept of dropwise condensation, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 49, No. 3, pp. 649-657, 2006.
  • Kim S. and Kim K.J., Dropwise condensation modeling suitable for superhydrophobic surfaces, Journal of Heat Transfer, Vol. 133, No. 8, pp. 081501-081507, 2011.
  • Cassie A. and Baxter S., Wettability of porous surfaces. Trans Faraday .
  • Wenzel RN., Resistance of solid surfaces to wetting by water. Ind.Eng.Chem.1930.
  • Miljkovic N., Enright R. and Wang E.N., Modeling and optimization of superhydrophobic condensation. J Heat Transfer, 2013.
  • Zarei S., Talesh Bahrami H.R.,and Saffari H., Effects of geometry and dimension of micro/nanostructures on the heat transfer in dropwise condensation: A theoretical study. Appl Therm Eng, 2018.
  • Maeda Y. Lv. F., Zhang P., Takataa Y. and Orejon D., Condensate Droplet Size Distribution and Heat Transfer on Hierarchical Slippery Lubricant Infused Porous Surfaces. Appl. Therm. Eng 2020.
  • Talesh Bahrami H.R., Saffari H., Rostamnejad A., and Shahriari G., Production of copper superhydrophobic surfaces with micro-nano structuring using an electrochemical process and coting with hydrophobic promoter. Journal of Mechanical  Engineering, Vol. 49, No.4, pp. 165-174, 2019.(In Persian).
  • Yamauchi , Kumagai S., Takeyama T. Condensation heat transfer on various dropwise-filmwise coexisting surface, Heat Transfer-Jpn.l986.
  • Ma X.H., Wang B.X., Xu D.Q., Filmwise condensation heat transfer enhancement with dropwise and filmwise coexisting condensation surfaces, Chin. J. Chem. Eng. 1998.
  • Grooten M.H.M., van der Geld C.W.M, Surface property effects on dropwise condensation heat transfer from flowing air-steam mixtures to promote drainage, Int. J. Therm.2012.
  • Kumagai S.,Tanaka S.,Katsuda H. and Shimada R., “On the Enhancement of Filmwise Condensation Heat Transfer by Means of the Coexistence with Dropwise Condensation Sections.pdf,” Heat Transf., vol. 4, pp. 71–82, 1991.
  • Peng B.,Ma X.,Lan Z., Xu W. and Wen R., Experimental investigation on steam condensation heat transfer enhancement with vertically patterned hydrophobic–hydrophilic hybrid surfaces, Int. J. Heat Mass Transfer, 2015.
  • Phadnis A. and Rykaczewski K, The effect of Marangoni convection on heat transfer during dropwise condensation on hydrophobic and omniphobic surfaces. Int J Heat Mass Transf 2017.
  • Baghel V., Sikarwar B.S. and Muralidhar K, Modeling of heat transfer through a liquid droplet. Heat Mass Transfer.2019.
  • Mohammadpour L., Aminian E. and Saffari H., Investigating the effect of Marangoni phenomenon on single drop density on Wenzel and Cassie structures. Journal of Solid and Fluid Mechanics, 2020.
  • Hu X., Yi Q., Kong X. and Wang J., A Review of Research on Dropwise Condensation Heat Transfer. Appl. Sci. 2021.
  • Bonner R., Direct simulations of Biphilicsurface condensation: optimized size effects. Front Heat Mass Transf ,
  • Talesh Bahrami H.R., Zarei S. and Saffari H., The effect of droplet morphology on the heat transfer performance of micro-/nanostructured surfaces in dropwise condensation. J Thermal Calorim, 2019.
  • Kannan R. and Sivakumar D., Drop impact process on a hydrophobic grooved surface. Colloid Surface A., 2008.
  • Parin R. Tancon M., Mirafiori M. Bortolin S.,Moro L. and Zago L.F., A. Martucci, D. Del Col, HEAT TRANSFER AND DROPLET POPULATION DURING DROPWISE CONDENSATION ON DURABLE COATINGS, Applied Thermal Engineering., 2020.
  • Peng B., Ma H.X., Lan Z., Xu W. and Wen R., Analysis of condensation heat transfer enhancement with dropwise-filmwise hybrid surface: droplet sizes effect, Int. J. Heat Mass Transfer., 2014.
  • Xie J., She Q., Xu J., Liang C. and Li W., Mixed dropwise-filmwise condensation heat transfer on biphilic surface Int.J.HeatMassTransf.2020.
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
دوره 52، شماره 1 - شماره پیاپی 98
اردیبهشت 1401
صفحه 337-346

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار