SCOPUS
SCIE
Minimum heat flux and minimum film-boiling temperature on a completely wettable surface: Effect of the Bond number
저자
Kang, Jun-young ; Kim, Tong Kyun ; Lee, Gi Cheol ; Park, Hyun Sun ; Kim, Moo Hwan
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
399-410(12쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>We investigated the effect of Bond number of sphere <I>Bo</I> <SUB>s</SUB> and surface super-hydrophilicity at minimum film-boiling temperature <I>T</I> <SUB>MFB</SUB> and minimum heat flux <I>q</I>″<SUB>min</SUB> using quenching experiment at atmospheric pressure and the saturation temperature of water. In particular, we focused on the vapor-releasing dynamics in film boiling and evaluated the main parameters such as vapor-bubble releasing frequency <I>f</I> <SUB>b</SUB> and vapor-bubble departure diameter <I>D</I> <SUB>b</SUB>. We selected two sizes of quench sphere (sphere diameter <I>D</I> <SUB>s</SUB> = 15 mm and 25 mm) based on critical Bond number <I>Bo</I> <SUB>C</SUB> to evaluate the vapor-releasing dynamics depending on the <I>Bo</I> <SUB>s</SUB>. The super-hydrophilic surface was prepared by the anodic oxidation on zirconium (Zr-702) sphere. High speed visualization and inverse heat transfer calculation facilitate a qualitative and quantitative analysis of film boiling heat transfer. The surface super-hydrophilicity of the quench sphere increases <I>T</I> <SUB>MFB</SUB> and <I>q</I>″<SUB>min</SUB>: 12% and 366% increase for <I>D</I> <SUB>s</SUB> = 15 mm and 20% and 305% increase for <I>D</I> <SUB>s</SUB> = 25 mm, respectively. <I>D</I> <SUB>b</SUB> strongly depends on <I>D</I> <SUB>s</SUB> and exhibits a relatively weak dependency to the surface super-hydrophilicity. <I>f</I> <SUB>b</SUB> is affected by the <I>D</I> <SUB>s</SUB> and the surface super-hydrophilicity. The increase in <I>T</I> <SUB>MFB</SUB> is explained by the liquid-solid contact in film boiling. The D25-CWS exhibits the large area fraction of liquid-solid contact versus total heat transfer surface compared to the D15-CWS. The increase in <I>q</I>″<SUB>min</SUB> is related to minimum frequency of vapor-bubble releasing to sustain the stable liquid-vapor interface <I>f</I> <SUB>b,min</SUB> because the large <I>f</I> <SUB>b,min</SUB> indicates the fast destabilization of the liquid-vapor interface in film boiling during quenching.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> The surface super-hydrophilicity results in increase in minimum film-boiling temperature <I>T</I> <SUB>MFB</SUB> and minimum heat flux <I>q</I>″<SUB>min</SUB>. </LI> <LI> The increase in T<SUB>MFB</SUB> and <I>q</I>″<SUB>min</SUB> is strongly related to the Bond number of sphere <I>Bo</I> <SUB>s</SUB> (or, diameter of sphere <I>D</I> <SUB>s</SUB>). </LI> <LI> The increase in T<SUB>MFB</SUB> and <I>q</I>″<SUB>min</SUB> can be explained by the vapor bubble releasing dynamics in film boiling. </LI> </UL> </P>
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