Composite Heat Exchangers for Boiling Heat Transfer Enhancement

• Autorzy: Dąbek Lidia , Orman Łukasz J.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the development of high-performance composite heat exchangers made of different metals. The samples made of meshes and fine fibers have been sintered to the copper base in the reduction atmosphere to prevent oxidation. The test of boiling heat transfer performance have been carried out under ambient pressure with distilled water and ethyl alcohol as working agents. The obtained data indicates significant enhancement of heat flux of such composite heat exchangers in comparison to the smooth surface without any coating. The maximum heat flux for the microstructure covered heater has been several times higher than for the smooth surface. The enhancement has been observed to decrease as the temperature difference become higher.

PL

Artykuł dotyczy badań wysokowydajnych, kompozytowych wymienników ciepła wykonanych z różnych metali. Próbki wykonano poprzez spiekanie w atmosferze redukcyjnej (w celu uniknięcia utlenienia) warstw siatkowych i drobnych włókien metalu z podstawą miedzianą. Badania przeprowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym dla dwóch cieczy roboczych tj. wody destylowanej i bezwodnego alkoholu etylowego. Uzyskane wyniki wskazują na znaczące możliwości zwiększenia wymienianych gęstości strumienia ciepła dla wymienników kompozytowych w porównaniu do powierzchni gładkiej bez pokrycia. Maksymalne wartości gęstości strumienia ciepła odbieranego z powierzchni z mikropokryciem nawet kilkakrotnie przewyższały te, odbierane z powierzchni gładkiej. Intensyfikacja wrzenia zmniejszała się jednak w miarę wzrostu przegrzania.

Słowa kluczowe

EN

composite heat exchanger; enhancement; porous layers

PL

kompozytowy wymiennik ciepła; intensyfikacja; warstwy porowate

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: Tom 22, cz. 2
• Strony: 905--914
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Dąbek Lidia

• Kielce University of Technology, Poland

autor

Orman Łukasz J.

• Kielce University of Technology, Poland

Bibliografia

• Brausch, A. & Kew, P.A. (2002). Examination and visualisation of heat transfer processes during evaporation in capillary porous structures. Applied Thermal Engineering, 22, 815-824.
• Brausch, A. & Kew, P.A. (2002). The effect of surface condition on boiling heat transfer from mesh wicks. Proc. of 12th Int. Heat Transfer Conf., Grenoble, France, 3.
• Brausch, A. & Kew, P.A. (2003). Heat transfer mechanisms during the nucleate boiling process from woven mesh screen structures: identification of enhancing and limiting effects. Proc. of 5th Int. Conf. Boiling Heat Transfer, Montego Bay, Jamaica.
• Diao, Y.H., Liu, Y., Zhao, Y.H., Wang, S. (2014). Evaporation/boiling heat transfer performance in a sintered copper mesh structure. J. of Heat Transfer, 136, 1502-1502.
• Franco, A., Latrofa, E.M., Yagov V.V. (2006). Heat transfer enhancement in pool boiling of a refrigerant fluid with wire nets structures. Exp. Thermal and Fluid Science, 30, 263-275.
• Kalawa, W., Wójcik, T.M., Piasecka, M. (2016). Heat transfer research on enhanced heating surfaces in pool boiling. Proc. of Int. Conf. Exp. Fluid Mechanics 2016, Mariánskè Lázně, Czech Republic, EPJ Web of Conferences, 143, 02048.
• Koshlak, H. & Pavlenko A. (2019). Method of formation of thermophysical properties of porous materials. Rocznik Ochrona Środowiska, 21, 1253-1262.
• Li, C., Peterson, G.P., Wang, Y. (2006). Evaporation/boiling in thin capillary wicks (I) – wick thickness effects. J. of Heat Transfer, 128, 1312-1319.
• Li, C. & Peterson, G.P. (2006). Evaporation/boiling in thin capillary wicks (II) – effects of volumetric porosity and mesh size. J. of Heat Transfer, 128, 1320-1328.
• Liou, J.-H., Chang, C.-W., Chao, C., Wong, S.-C. (2010). Visualization and thermal resistance measurement for the sintered mesh-wick evaporator in operating flat-plate heat pipes. Int. J. of Heat and Mass Transfer, 53, 1498-1506.
• Liu, J.W., Lee, D.J., Su, A. (2001). Boiling of methanol and HFE-7100 on heated surface covered with a layer of mesh. Int. J. of Heat and Mass Transfer, 44, 241-246.
• Pavlenko, A., & Koshlak, H. (2019). Heat and mass transfer during phase transitions in liquid mixtures. Rocznik Ochrona Środowiska, 21, 234-249.
• Poniewski, M.E. (2001). Wrzenie pęcherzykowe na rozwiniętych mikropowierzchniach, Kielce, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej.
• Wong, S.-C. & Kao, Y.-H. (2008). Visualization and performance measurement of operating mesh-wicked heat pipes. Int. J. of Heat and Mass Transfer, 51, 4249-4259.
• Wójcik, T.M. (2004). Boiling on cylindrical surfaces with thick-layered porous covering. Proc. of X Int. Symp. Heat Transfer and Renewable Sources of Energy, Szczecin –Miedzyzdroje, Poland, 653-660.
• Wójcik, T.M. (2005). Pool boiling heat transfer on horizontal tubes with metal, fibrous porous coverings. Proc. of 4th Int. Conf. on Transport Phenomena in Multiphase Systems HEAT2005, Gdansk, Poland, 535-542.
• Wójcik, T.M. (2009). Experimental investigations of boiling heat transfer hysteresis on sintered, metal – fibrous, porous structures. Exp. Thermal and Fluid Science, 33, 397-404.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).