Projekti / Programi
Izboljšan prenos toplote pri vrenju z uporabo hierarhičnih funkcionaliziranih površin (eHEATs)
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.13.02 |
Tehnika |
Procesno strojništvo |
Prenosnost v trdninah in tekočinah |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
izboljšan dvofazni prenos toplote; funkcionalizacija površin; mehurčkasto vrenje; dolgotrajno obratovanje; laserski inženiring površin; omočljivost; mikro/nano strukture
Raziskovalci (16)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
55531 |
Mattia Bucci |
Procesno strojništvo |
Raziskovalec |
2021 - 2023 |
26 |
| 2. |
35645 |
dr. Jaka Burja |
Materiali |
Raziskovalec |
2021 - 2023 |
321 |
| 3. |
25126 |
dr. Črtomir Donik |
Materiali |
Raziskovalec |
2020 - 2023 |
314 |
| 4. |
05566 |
dr. Iztok Golobič |
Procesno strojništvo |
Raziskovalec |
2020 - 2023 |
773 |
| 5. |
29224 |
dr. Peter Gregorčič |
Proizvodne tehnologije in sistemi |
Raziskovalec |
2020 - 2023 |
263 |
| 6. |
56011 |
Armin Hadžić |
Procesno strojništvo |
Tehnični sodelavec |
2022 - 2023 |
26 |
| 7. |
32545 |
dr. Matej Hočevar |
Materiali |
Raziskovalec |
2020 - 2023 |
153 |
| 8. |
56976 |
Samo Jereb |
Procesno strojništvo |
Raziskovalec |
2022 - 2023 |
18 |
| 9. |
21238 |
dr. Matija Jezeršek |
Proizvodne tehnologije in sistemi |
Raziskovalec |
2020 - 2023 |
375 |
| 10. |
18475 |
dr. Aleksandra Kocijan |
Materiali |
Raziskovalec |
2020 - 2023 |
253 |
| 11. |
39927 |
dr. Jure Košir |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2021 |
14 |
| 12. |
08850 |
dr. Djordje Mandrino |
Fizika |
Raziskovalec |
2020 - 2021 |
234 |
| 13. |
52341 |
dr. Matic Može |
Procesno strojništvo |
Raziskovalec |
2020 - 2023 |
146 |
| 14. |
27773 |
dr. Ivan Sedmak |
Procesno strojništvo |
Raziskovalec |
2020 - 2023 |
111 |
| 15. |
52342 |
Matej Senegačnik |
Proizvodne tehnologije in sistemi |
Tehnični sodelavec |
2020 - 2023 |
36 |
| 16. |
36685 |
dr. Matevž Zupančič |
Procesno strojništvo |
Vodja |
2020 - 2023 |
260 |
Organizacije (2)
Povzetek
Mehurčkasto vrenje je najbolj učinkovit mehanizem prenosa toplote pri majhnih temperaturnih razlikah med površino in delovno tekočino, s katerim se vsakodnevno srečujemo, v inženirstvu pa se ta proces izrablja v širokem spektru aplikacij; od hlajenja elektronskih naprav in jedrskih gorivnih palic, do krmilnih in komunikacijskih komponent v vesoljski tehniki. Zaradi vztrajnega tehnološkega napredka ter miniaturizacije naprav in strožjih varnostnih zahtev, potreba po učinkovitem odvodu toplote nenehno narašča. To je razlog za vse več vlaganj v bazične in aplikativne raziskave učinkovitega prenosa toplote s strani proizvajalcev toplotnih izmenjevalcev, elektronskih komponent ter vodilnih institucij na področju vesoljske tehnologije kot so ESA, NASA in CMSA. Eden glavnih pristopov za izboljšanje procesa vrenja je modifikacija vrelne površine. eHEATs obravnava študijo izboljšanega prenosa toplote pri vrenju na podlagi razvoja naprednih funcionaliziranih površin s pomočjo metode direktnega laserskega strukturiranja. Metoda omogoča strukturiranje na makro, mikro in nano-nivoju (hierarhično strukturirane površine) ter vpliva na površinsko kemijo, kar predstavlja osnovo za razvoj površin z ustrezno topografijo in ustrezno omočljivostjo za izboljšanje prenosa toplote pri uporabi različnih fluidov. Zaradi izrazite potrebe po interdisciplinarnosti projekt vključuje vrhunske raziskovalce iz področja strojništva (prenos toplote in snovi ter procesna tehnika), fizike, laserske tehnike ter znanosti o materialih. Mehurčkasto vrenje je zaradi interakcije treh različnih faz in množice vplivnih parametrov kompleksen dinamični proces, ki nujno zahteva eksperimentalni pristop. Pri preizkusih vrenja bo v okviru eHEATs primarno uporabljena hitrotekoča IR termografija za zajem nestacionarnih temperaturnih polj ter hitrotekoča video kamera za vizualizacijo vrelnih mehurčkov. Z razvitimi algoritmi za obdelavo podatkov bo s tem možno pridobiti ključne informacije o značilnicah vrelnega procesa. Razvoj naprednih površin bo sprva osnovan na podlagi teoretičnih nukleacijskih kriterijev in modelov kapilarnega vleka. Po eksperimentalnih testiranjih pa bo izvedena optimizacija tudi z uporabo nedavno razvitega statističnega perkolativnega modela, ki temelji na vrednotenju interakcij naključno ali diskretno razporejenih aktivnih nukleacijskih mest. Namen optimizacije je doseganje čim višje frekvence nukleacij, enakomerne distribucije nukleacijskih mest, preprečevanje pojava horizontalnih koalescenc in pojava pregretih izsušenih področji na vrelni površini. S tem pristopom bo možno preseči trenutne zmogljivosti strukturiranih površin. Fleksibilnost laserskega strukturiranja omogoča tudi strukturiranje zelo tankih kovinskih slojev, kar bo znotraj eHEATs uporabljeno za razvoj hibridnih površin (vključuje lasersko strukturiranje in nano-nanose) za preučevanje izboljšanega prenosa toplote v mikrogravitaciji. Z analizami topografskih in kemijskih lastnosti bomo sistematično preučevali tudi vpliv vrenja na obstojnost površin, kar je ključno za njihov nadaljnji razvoj in implementacijo v realnih aplikacijah. Tovrstne raziskave obstojnosti površin še niso bile izvedene, zato bodo rezultati edinstveni v svetovnem merilu. eHEATs bo zagotovil nova znanja pri razumevanju mehanizmov izboljšanega prenosa toplote pri vrenju, z uvedbo laserskega strukturiranja pa se odpira novo področje razvoja okolju prijazne in hitre metode za funkcionalizacijo površin. Vsebina projekta se neposredno nanaša na prejšnje uspešno zaključene in trenutno aktivne projekte, katerih vodje so tudi vključeni v eHEATs: ARRS L2-7172; ARRS J2-1741; ARRS BI-US/15-16-066; ESA 4200020289. Z okrepitvijo trenutnega sodelovanja s pomembnimi tujimi razvojno-raziskovalnimi organizacijami – Evropske vesoljske agencije (ESA), Kitajske vesoljske agencije (CMSA) in Massachusetts Institute of Technology (MIT) – bo eHEATs pomembno prispeval pri razvoju tehnologije nove generacije na področju izboljšanega prenosa toplote
