Zastosowanie teksturowania laserowo-wibracyjnego do intensyfikacji procesu wrzenia w przepływie przez minikanał o przekroju prostokątnym *

The use of vibration-assisted laser surface texturing to enhance flow boiling heat transfer in a minichannel

Kinga Strąk, Magdalena Piasecka, Bogusław Grabas | 30-11-2016

Mechanik nr 12/2016 - Nowe technologie

STRESZCZENIE: Przedstawiono efektywność wymiany ciepła podczas wrzenia płynu chłodniczego przepływającego przez pionowy minikanał, asymetrycznie ogrzewany powierzchnią rozwiniętą teksturowaniem laserowo-wibracyjnym. Analizy efektywności wymiany ciepła dokonano na podstawie lokalnych współczynników przejmowania ciepła na styku powierzchnia grzejna–płyn. Zastosowanie powierzchni grzejnej rozwiniętej teksturowaniem laserowo-wibracyjnym wspomogło osiągnięcie efektywniejszej wymiany ciepła podczas wrzenia nasyconego w porównaniu z powierzchnią gładką, gdyż uzyskano wyższe wartości współczynników przejmowania ciepła.

SŁOWA KLUCZOWE: laserowe teksturowanie, wibracja, intensyfikacja wymiany ciepła, minikanał

ABSTRACT: This chapter discusses the efficiency of flow boiling heat transfer for a fluid flowing through a vertical minichannel heated asymmetrically with a surface enhanced by vibrationassisted laser texturing. The study of the heat transfer efficiency involved analysing the local values of the heat transfer coefficients at the interface between the heated surface and the fluid. The use of an enhanced surface produced by vibration-assisted laser texturing contributed to more efficient saturated flow boiling heat transfer than that observed for a smooth surface because higher values of the heat transfer coefficients were obtained.

KEYWORDS: laser texturing, vibration, heat transfer enhancement, minichannel

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

Wang Y., Peles Y. “Subcooled flow boiling in a microchannel with a pin fin and a liquid jet in crossflow”. Int. J. Heat Mass Transf. Vol. 86 (2015): pp. 165–173.
El-Genk M.S., Ali A.F. “Enhanced nucleate boiling on copper micro-porous surfaces”. Int. J. Multiph. Flow. Vol. 36 (2010): pp. 780–792.
Pranoto I., Leong K.C. “An experimental study of flow boiling heat transfer from porous foam structures in a channel”. Appl. Therm. Eng. Vol. 70 (2014): pp. 100–114.
Sommers A.D., Yerkes K.L. “Using micro-structural surface features to enhance the convective flow boiling heat transfer of R-134a on aluminum”. Int. J. Heat Mass Transf. Vol. 64 (2013): pp. 1053–1063.
Pastuszko R. “Pool boiling on micro-fin array with wire mesh structures”. Int. J. Therm. Sci. Vol. 49 (2010): pp. 2289–2298.
Pastuszko R. “Pool boiling for extended surfaces with narrow tunnels – visualization and a simplified model”. Exp. Therm. Fluid Sci. Vol. 38 (2012): pp. 149–164.
Orzechowski T., Tyburczyk A. „Efektywność dwufazowego chłodzenia na przykładzie żebra z pokryciem siatkowym”. Przegląd Elektrotechniczny. R. 87, z. 7 (2011): s. 48–51.
Depczyński W. “Investigating porosity of sintering porous copper structure with 3D micro-focus X-ray computed tomography (μCT)”. J. Achiv. Mater. Manuf. Eng. Vol. 66 (2014): pp. 67–72.
Depczyński W., Spadło S., Młynarczyk P., Ziach E., Hepner P. “The selected properties of the connection superalloy Haynes H 230® using microwelding”. Proceedings of 24th International Conference on Metallurgy and Materials. METAL. 2015.
Depczyński W. “Sintering of copper layers with a controlled porous structure”. METAL 2014. 23rd International Conference on Metallurgy and Materials. Ostrava (2014): pp 1219–1224.
Radek N., Bartkowiak K. “Performance properties of electro-spark deposited carbide-ceramic coatings modified by laser beam”. Physics Procedia. Vol. 5 (2010): pp. 417–423.
Radek N., Konstanty J., Scendo M. “The electro-spark deposited WC-Cu coatings modified by laser treatment”. Arch. Metall. Mater. Vol. 60 (2015): pp. 2579–2584.
Radek N., Bartkowiak K. “Laser treatment of Cu-Mo electro-spark deposited coatings”. Physics Procedia. Vol. 12 (2011): pp. 499–505.
Piasecka M. “The use of enhanced surface in flow boiling heat transfer in a rectangular minichannel”. Exp. Heat Transf. Vol. 27 (2014): pp. 231–255.
Grabas B. “An evaluation of the use of laser-vibration melting to increase the surface roughness of metal objects”. Arch. Metall. Mater. Vol. 60 (2015): pp. 33–39.
Grabas B. “Vibration-assisted laser surface texturing of metals as a passive method for heat transfer enhancement”. Exp. Therm. Fluid Sci. Vol. 68 (2015): pp. 499–508.
https://www.haynesintl.com/pdf/h3009.pdf.
Orzechowski T. “Wymiana ciepła przy wrzeniu na żebrach z mikropowierzchnią strukturalną”. Monografie, Studia, Rozprawy nr 39. Politechnika Świętokrzyska, 2003.
http://www.flir-direct.com/pdfs/cache/www.flir-direct.com/flir_systems/thermal_imager/e60/manual/flir_systems_e60_thermal_imager_manual.pdf.
Piasecka M., Strąk K., Maciejewska B. „Calculations of flow boiling heat transfer in a minichannel based on Liquid Crystal and Infrared Thermography data”. Heat Transf. Eng. Vol. 38 (2017): (in print).