The present study experimentally investigates the pool boiling characteristics of bi-porous coatings and examines how the structure of bi-porous coatings affects the hydraulic instability, which is a key factor for determining the critical heat flux (CHF). The effects of particle size (45 ≤ d ≤ 200 μm), cluster size (250 ≤ D ≤ 675 μm) and thickness (0.7 mm ~ 2 mm) on the boiling performance are investigated. The test surfaces, flat copper blocks with sintered copper coatings in the horizontal, facing upward, were immersed in FC-72. In order to understand the boiling phenomena in bi-porous coatings, the capillary flow in the coatings is visualized using sintered glass particle coating (45 ≤ d ≤ 275 μm, 250 ≤ D ≤ 1140 μm) and a high speed camera with an attached magnifying lens.
First, in the case of bi-porous coatings the critical heat flux is 2.8 times larger than that of the plain surface, and approximately 72 % higher than that of mono-porous coatings. Second, in regard to the heat transfer coefficient, the bi-porous coatings have higher heat transfer coefficients than the mono-porous coatings and plain surface. Lastly, the pool boiling heat transfer can be optimized when the size ratio (D/d) is between 6 and 7. When the size ratio is too large or too small, the performance is severely degraded.
본 연구에서는 풀비등 조건 하에서의 이중구조 다공성 소결 구리 코팅 표면 (bi-porous sintered copper coatings)의 열성능에 관한 실험적 연구를 수행하였다. Bi-porous medium의 열성능 평가에 앞서 plain surface를 통해 실험 장치를 검증하였고, plain surface의 비등곡선을 본 실험의 레퍼런스 비등곡선 (reference boiling curve)으로 활용하였다. 그리고 구리 particle를 사용하여 5 종류의 mono-porous medium ( =45 - 200 ??m)과 12 종류의 bi-porous medium ( =45 - 100 ??m, =250 - 675 ??m)을 제작하여 실험에 사용하였다.
Bi-porous medium 샘플의 particle과 cluster 크기의 영향에 따른 열전달성능을 파악하고, bi-porous medium 샘플의 두께에 따른 영향을 살펴보기 위해 두께를 변화시켜 열성능을 평가하였다. 그리고 bi-porous medium의 열성능 향상 원인과 다공성 물질 내에서의 유동 특성 및 패턴을 확인하기 유리 입자를 이용해 샘플을 제작하여 초고속 카메라를 통한 유동 가시화를 수행하였다.
