RU2750831C1 - Способ формирования гидрофобной текстуры на поверхности металла - Google Patents
Способ формирования гидрофобной текстуры на поверхности металла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2750831C1 RU2750831C1 RU2020138221A RU2020138221A RU2750831C1 RU 2750831 C1 RU2750831 C1 RU 2750831C1 RU 2020138221 A RU2020138221 A RU 2020138221A RU 2020138221 A RU2020138221 A RU 2020138221A RU 2750831 C1 RU2750831 C1 RU 2750831C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- texture
- metal surface
- heat
- hydrophobic
- rough
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/04—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by preventing the formation of continuous films of condensate on heat-exchange surfaces, e.g. by promoting droplet formation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
- F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
- F28F13/187—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/084—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
Abstract
Изобретение относится к области интенсификации процесса теплообмена при конденсации пара, может быть использовано в теплообменных аппаратах кожехотрубного типа теплоэлектроцентралей: конденсаторах, подогревателях и охладителях. Способ формирования гидрофобной текстуры на поверхности металла заключается в создании шероховатой структуры, причем шероховатую текстуру формируют продавливанием поверхности металла равномерно расположенными мелкодисперсными твердыми сферическими частицами размерами от 70 до 80 мкм и обеспечивают на полученной текстурированной поверхности краевые углы от 140 до 150 градусов. Изобретение направлено на упрощение формирования свойств гидрофобности металлических поверхностей и повышение эффективности процесса теплообмена в кожухотрубных теплообменных аппаратах с помощью создания шероховатой гидрофобной текстуры на теплопередающей поверхности. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области интенсификации процесса теплообмена при конденсации пара и может быть использовано в теплообменных аппаратах кожехотрубного типа теплоэлектроцентралей (ТЭЦ): конденсаторах, подогревателях и охладителях.
Известен способ интенсификации теплообмена (патент РФ 2542253, МПК B05D 1/00, опубл. 20.02.2015), заключающийся в формировании гидрофильных и гидрофобных покрытий и позволяющий повысить теплоотдачу при кипении.
Недостатками данного способа являются низкие краевые углы (краевой угол образуется между касательной, проведенной к поверхности раздела жидкость - газ - стенка с вершиной, располагающейся в точке контакта трех фаз, и условно измеряемый всегда внутрь жидкой фазы) и большой размер текстуры поверхности.
Известен способ формирования нанорельефа на теплообменных поверхностях изделий (патент РФ №2433949, МПК В82В 3/00, опубл. 20.11.2011), при котором для обеспечения интенсификации теплообмена при кипении на поверхность наносят слой наночастиц и она приобретает гидрофобные свойства.
Недостатком данного способа является низкая надежность покрытия из наночастиц при использовании в системах охлаждения ТЭЦ.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ, описанный в статье Kuznetsov G.V., Feoktistov D.V, Orlova E.G., Batishcheva K., Ilenok S.S. Unification of the textures formed on aluminum after laser treatment Appl. Surf. Sci. 2019. V. 469. P. 974-982, заключающийся в формировании капиллярных текстур на поверхности алюминия с помощью лазерного луча. Текстурирование алюминиевых поверхностей обеспечивалось наносекундным воздействием лазерного излучения.
Недостатком данного способа является высокая сложность исполнения, так как способ требует наличия мощного лазера.
Техническая задача состоит в упрощении формирования свойств гидрофобности металлических поверхностей, в том числе на теплообменных поверхностях аппаратов.
Технический результат заключается в повышении эффективности процесса теплообмена в кожухотрубных теплообменных аппаратах с помощью создания шероховатой гидрофобной текстуры на теплопередающей поверхности.
Это достигается тем, что в известном способе формирования гидрофобной текстуры на поверхности металла, заключающемся в создании шероховатой текстуры, для получения шероховатой текстуры поверхность металла продавливают равномерно расположенными мелкодисперсными твердыми сферическими частицами размерами от 70 до 80 мкм, обеспечивая на полученной текстурированной поверхности краевые углы от 140 до 150 градусов.
Сущность предлагаемого способа формирования гидрофобной текстуры на поверхности металла поясняется изображениями, где на фиг. 1 приведена сформированная текстура на поверхности алюминия, на фиг. 2 показана капля дистиллированной воды на поверхности с гидрофобной текстурой, на фиг. 3 показана капля дистиллированной воды на технически гладкой поверхности.
Предлагаемый способ осуществляют, например, следующим образом.
На пленку наносят порошок из мелкодисперсных сферических частиц вольфрама или ниобия с размером от 70 до 80 мкм, затем пленку закрепляют на поверхности металла. Затем осуществляют давление, благодаря чему на поверхности металла формируется шероховатая гидрофобная текстура с размером углублений 80-90 мкм и высотой выступов 30 мкм, расположенных равномерно на поверхности без пропусков, как показано на фиг. 1. При нанесении жидкости на такую поверхность, она образует сферу с краевым углом от 140 до 150 градусов, как видно на фиг. 2. Без текстурирования краевой угол на поверхности металла, например, стали равен 38 градусов, что видно на фиг. 3.
Использование изобретения позволяет упростить формирование гидрофобной текстуры. Полученная текстура не подвержена разрушению, как покрытие из наночастиц и не требует лазера или другого оборудования для ее формирования, при этом обеспечивая высокие краевые углы от 140 до 150 градусов.
Claims (1)
- Способ формирования гидрофобной текстуры на поверхности металла, заключающийся в создании шероховатой текстуры, отличающийся тем, что шероховатую текстуру формируют продавливанием поверхности металла равномерно расположенными мелкодисперсными твердыми сферическими частицами размерами от 70 до 80 мкм, обеспечивая на полученной текстурированной поверхности краевые углы от 140 до 150 градусов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020138221A RU2750831C1 (ru) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | Способ формирования гидрофобной текстуры на поверхности металла |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020138221A RU2750831C1 (ru) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | Способ формирования гидрофобной текстуры на поверхности металла |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2750831C1 true RU2750831C1 (ru) | 2021-07-05 |
Family
ID=76820263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020138221A RU2750831C1 (ru) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | Способ формирования гидрофобной текстуры на поверхности металла |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2750831C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2769107C1 (ru) * | 2021-06-17 | 2022-03-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ формирования комбинированной супергидрофобной структуры поверхности |
RU2790384C1 (ru) * | 2022-09-14 | 2023-02-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ формирования супергидрофобной структуры поверхности металла |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1270531A1 (ru) * | 1984-12-03 | 1986-11-15 | Вологодский Политехнический Институт | Способ теплообмена между жидкостью и поверхностью твердого тела |
US6192979B1 (en) * | 1995-06-12 | 2001-02-27 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foderung Der Angewandten Forschung E.V. | Use of plasma polymer layer sequences as functional layers in material transport or heat exchanger systems |
CN1103904C (zh) * | 1996-05-10 | 2003-03-26 | 株式会社日立制作所 | 户外热交换单元及使用该单元的空调器 |
EP2028432A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-25 | Université de Mons-Hainaut | Devices and method for enhanced heat transfer |
CN101531335A (zh) * | 2009-04-08 | 2009-09-16 | 西安交通大学 | 飞秒激光制备金属表面超疏水微结构的方法 |
RU2433949C1 (ru) * | 2010-06-25 | 2011-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО"МЭИ(ТУ)") | Способ формирования нанорельефа на теплообменных поверхностях изделий |
WO2014127304A1 (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Grafted polymer surfaces for dropwise condensation, and associated methods of use and manufacture |
RU2542253C2 (ru) * | 2013-03-18 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук | Способ интенсификации теплообмена при кипении на гладкой поверхности |
RU2605401C2 (ru) * | 2014-11-19 | 2016-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Способ придания супергидрофобных свойств поверхности металла |
-
2020
- 2020-11-23 RU RU2020138221A patent/RU2750831C1/ru active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1270531A1 (ru) * | 1984-12-03 | 1986-11-15 | Вологодский Политехнический Институт | Способ теплообмена между жидкостью и поверхностью твердого тела |
US6192979B1 (en) * | 1995-06-12 | 2001-02-27 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foderung Der Angewandten Forschung E.V. | Use of plasma polymer layer sequences as functional layers in material transport or heat exchanger systems |
CN1103904C (zh) * | 1996-05-10 | 2003-03-26 | 株式会社日立制作所 | 户外热交换单元及使用该单元的空调器 |
EP2028432A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-25 | Université de Mons-Hainaut | Devices and method for enhanced heat transfer |
CN101531335A (zh) * | 2009-04-08 | 2009-09-16 | 西安交通大学 | 飞秒激光制备金属表面超疏水微结构的方法 |
RU2433949C1 (ru) * | 2010-06-25 | 2011-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО"МЭИ(ТУ)") | Способ формирования нанорельефа на теплообменных поверхностях изделий |
WO2014127304A1 (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Grafted polymer surfaces for dropwise condensation, and associated methods of use and manufacture |
RU2542253C2 (ru) * | 2013-03-18 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук | Способ интенсификации теплообмена при кипении на гладкой поверхности |
RU2605401C2 (ru) * | 2014-11-19 | 2016-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Способ придания супергидрофобных свойств поверхности металла |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Kuznetsov G.V.et al. Unification of the textures formed on aluminum after laser treatment Appl. Surf. Sci. 2019. V. 469, p. 974-982. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2769107C1 (ru) * | 2021-06-17 | 2022-03-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ формирования комбинированной супергидрофобной структуры поверхности |
RU2790384C1 (ru) * | 2022-09-14 | 2023-02-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ формирования супергидрофобной структуры поверхности металла |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2750831C1 (ru) | Способ формирования гидрофобной текстуры на поверхности металла | |
US20170151575A1 (en) | Articles for manipulating impinging liquids and methods of manufacturing same | |
Sadaghiani et al. | Boiling heat transfer performance enhancement using micro and nano structured surfaces for high heat flux electronics cooling systems | |
Takata et al. | Effect of surface wettability on pool boiling: enhancement by hydrophobic coating | |
RU2605401C2 (ru) | Способ придания супергидрофобных свойств поверхности металла | |
Gajghate et al. | Experimental investigation and optimization of pool boiling heat transfer enhancement over graphene-coated copper surface | |
US20100034335A1 (en) | Articles having enhanced wettability | |
Sajjad et al. | Nucleate pool boiling of sintered coated porous surfaces with dielectric liquid, HFE-7200 | |
Zhukov et al. | The effect of pressure on heat transfer at evaporation/boiling in horizontal liquid layers of various heights on a microstructured surface produced by 3D laser printing | |
Park et al. | Effect of nanofluid formation methods on behaviors of boiling bubbles | |
US20140314947A1 (en) | Articles and methods for enhanced boiling heat transfer | |
Modak et al. | An experimental investigation on heat transfer enhancement in circular jet impingement on hot surfaces by using Al2O3/water nano-fluids and aqueous high-alcohol surfactant solution | |
Roodbari et al. | An experimental investigation of microstructure surface roughness on pool boiling characteristics of TiO 2 nanofluid | |
Shustov et al. | Nanoparticle coating of a microchannel surface is an effective method for increasing the critical heat flux | |
Mazor et al. | Frost formation as a temporary enhancer for quench pool boiling | |
Hong et al. | Visualization investigation of the effects of nanocavity structure on pool boiling enhancement | |
Yan et al. | Condensation droplet distribution regulated by electrowetting | |
Zaitsev et al. | Subcooled flow boiling in a flat mini-channel under local heating | |
Vlachou et al. | Heat transfer enhancement in boiling over modified surfaces: a critical review | |
Yu et al. | Boiling heat transfer and bubble distribution on inhomogeneous wetting surface patterned with Sierpinski carpet | |
Liu et al. | Visualization of boiling heat transfer on copper surface with different wettability | |
Molina et al. | Jet-impingement effects of alumina-nanofluid on aluminum and copper | |
Tang et al. | Bubble-induced oscillating flow in microbubble emission boiling under highly subcooled conditions | |
Wang et al. | Surface wettability regulation on the miniaturized V-shaped channels fabricated by hot-embossing | |
JP2017058103A (ja) | 伝熱面及び伝熱部材 |