مدل‌سازي رياضي چگالش قطره‌اي بر روي سطوح ميكرو / نانوساختار آب‌گريز و ابرآب‌گريز

كارشناسي ارشد

چگالش روي سطح جامد به دو دسته چگالش لايه‌اي و چگالش قطره‌اي تقسيم مي‌شود. مطالعات مختلف نشان داده چگالش قطره‌اي داراي ضريب انتقال حرارت بسيار بالايي نسبت به چگالش لايه‌اي مي‌باشد. چگالش قطره‌اي روي سطحي مي‌تواند وجود داشته باشد كه انرژي سطحي آن پايين باشد. در سال‌هاي اخير محققين براي پايين آوردن انرژي سطحي روي زبر كردن سطح به روش‌هاي مختلف و استفاده از پوشش آب‌گريز روي اين زبري‌ها متمركز شده‌اند. اگر قطرات مايع چگاليده بالاي زبري‌ها قرار داشته و به داخل زبري نفوذ نكنند حالت كيسي و اگر اين قطرات به داخل زبري‌ها نفوذ كرده و فضاي بين زبري‌ها پر شوند حالت ونزل به وجود مي‌آيد. قطرات حالت كيسي بر خلاف حالت ونزل به دليل تماس كمتر با سطح داراي تحرك بالاتري هستند كه يك عامل افزايش انتقال حرارت مي‌باشد ولي به دليل وجود بخار در بين زبري‌ها برخلاف حالت ونزل كه از مايع چگاليده شده پر مي‌شود، داراي مقاومت حرارتي بالاتري است. پژوهش حاضر تلاش نموده انتقال حرارت دو حالت كيسي و ونزل و جمعيت اين حالت‌ها را در شرايط مختلف به دست آورد تا شناخت بهتري نسبت به عملكردهاي كيسي و ونزل در شرايط مختلف به دست آيد. همچنين در اين پژوهش تاثير شكل زبري روي سطوح، بر انتقال حرارت چگالش قطره‌اي نيز بررسي شده است. براي انجام اين كار دو نوع سطح زبر با شكل زبري‌هاي هرمي و مخروطي و حالت‌هاي حدي آن‌ها يعني شكل‌هاي استوانه‌اي و منشور مربعي مطالعه شده‌اند. انجام مقايسه شكل‌هاي زبري مختلف در كسرهاي جامد و ضريب زبري‌هاي يكسان انجام شده است. از نتايج به دست آمده مي توان به اين موارد اشاره كرد: در انتقال حرارت چگالش قطره‌اي هيچ يك از حالت‌هاي كيسي يا ونزل به‌طور عمومي بهترين نيستند و شرايط سطح از قبيل انرژي سطحي، هندسه سطح و ترتيب زبري‌ها تعيين‌كننده بهترين حالت جهت انتقال حرارت مي‌باشد. انتقال حرارت در چگالش قطره‌اي را مي‌توان با اصلاح هندسه زبري افزايش داد و انتقال حرارت زبري‌هاي هرمي و مخروطي بيشتر از زبري‌هاي استوانه‌اي و منشوري است. واژه‌هاي كليدي: چگالش قطره‌اي ، مدل‌سازي عددي ، انتقال حرارت ، كيسي و ونزل، سطوح زبر

190712

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي - علوم حرارتي

دكتر حميد صفاري