Discovery forbedrer varmeoverførslen ved kogning

Mens den gennemsnitlige person forbinder kogning med madlavning, processen er også meget brugt til at overføre varme på tværs af overflader. Det bruges i køleskabe, i industrikedler og endda på den internationale rumstation for at afvise varme fra sine systemer ud i det ydre rum. Faktisk, omkring 90 procent af elektriciteten i USA genereres af dampturbiner, som kræver kedler. Mere effektiv kogning kan resultere i betydelige energi- og omkostningsbesparelser. Det er derfor, forskere fortsætter med at studere processen.

Adjunkt Shalabh Maroo fra College of Engineering and Computer Science har opdaget en ny måde at forbedre effektiviteten af ​​kogende varmeoverførsel. Fremhævet i en nylig udgivelse af Langmuir , Maroo's forskning øger den kritiske varmeflux (CHF) - den maksimale praktiske varmeoverførsel ved kogning.

"Selvom kogning er blevet undersøgt i over 50 år, vi har introduceret og valideret en ny mekanisme til at øge kogende varmeoverførsel, " siger Maroo.

Den nye mekanisme udviklet af Maroo og tidligere ph.d. elev An Zou '15 er baseret på tidlig fordampning af mikrolaget, som er en tynd flydende film, der findes i bunden af ​​en boble. Microridges på overfladen opdeler mikrolaget og afbryder det fra bulkvæske, får det til at fordampe hurtigere, hvilket fører til en stigning i boblevækst, afgangsfrekvens og CHF. Sammenlignet med en almindelig overflade, der er en ~120 procent stigning i CHF med kun en ~18 procent stigning i overfladeareal - den højeste sådanne forbedring rapporteret i litteraturen. Forud for Maroos opdagelse, forskere forbedrede CHF ved at modificere overfladen, hvor varmeoverførslen finder sted ved at øge kernedannelsesstedets tæthed, forbedring af overfladebefugtningsevne eller vægeeffekt, adskillelsesveje for væske- og dampstrømme, og øget overfladeruhed.

Maroo's opdagelse vil tillade kobling af den nye mekanisme med eksisterende mekanismer for yderligere at skubbe grænserne for kogende varmeoverførsel, muliggør design af mikro- og nanostrukturer for at opnå den ønskede varmeoverførsel med kogning, og fremme næste generations teknologi til termisk styring af elektronik.