Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Izboljšan prenos toplote pri vrenju z uporabo hierarhičnih funkcionaliziranih površin (eHEATs)

Raziskovalna dejavnost

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 
Ključne besede
izboljšan dvofazni prenos toplote; funkcionalizacija površin; mehurčkasto vrenje; dolgotrajno obratovanje; laserski inženiring površin; omočljivost; mikro/nano strukture
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
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  320 
3.  25126  dr. Črtomir Donik  Materiali  Raziskovalec  2020 - 2023  303 
4.  05566  dr. Iztok Golobič  Procesno strojništvo  Raziskovalec  2020 - 2023  769 
5.  29224  dr. Peter Gregorčič  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2020 - 2023  263 
6.  56011  Armin Hadžić  Procesno strojništvo  Tehnični sodelavec  2022 - 2023  25 
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  372 
10.  18475  dr. Aleksandra Kocijan  Materiali  Raziskovalec  2020 - 2023  240 
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  144 
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  257 
Organizacije (2)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0206  Inštitut za kovinske materiale in tehnologije  Ljubljana  5051622000  5.940 
2.  0782  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo  Ljubljana  1627031  29.125 
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
Zgodovina ogledov
Priljubljeno