UNS: Spatial Control of Condensate and Wetting Regimes using Heterogeneous and Hierarchical Surface Structures for Enhanced Heat Transfer

UNS:使用异质和分层表面结构来增强传热,对冷凝水和润湿状态进行空间控制

基本信息

  • 批准号:
    1511453
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.09万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-09-01 至 2019-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

CBET - 1511453PI: McCarthy, MatthewThe goals of this project are to develop heterogeneous surface structures and investigate effects of spatially varying surface wettability and thermal conductivity on wetting and heat transfer rates during condensation. The project seeks to improve heat transfer rates by maintaining precise control of the liquid-vapor interfaces and segregating wetted and non-wetted regions on engineered surfaces. Thus, results of the project could improve the design of heat transfer systems and increase energy efficiency for a variety of applications, including electronics cooling, desalination and water purification, and chemical processing. The project will involve graduate and undergraduate students, and outreach activities are planned to engage local students, especially those from under-represented groups.The project will combine bio-templated nanofabrication techniques and initiated chemical vapor deposition (iCVD) to create heterogeneous surfaces with patterned variations in wettability and thermal conductivity. The bio-templating process uses self-assembly and metallization of the Tobacco mosaic virus to create a uniform layer of high surface area nanostructures. iCVD is used to coat the nanostructured surfaces with thin layers of low surface energy polymeric materials. The combination of mixed wettability and mixed conductivity will provide spatial control over condensate droplets to enhance heat transfer. The investigators will use confocal scanning laser microscopy and high-speed imaging during condensation and condensate removal to characterize the performance of surfaces and the effects of heterogeneous architectures. Results could guide practitioners in improving condensation heat transfer rates by enabling precise control over condensate dynamics.
CBET - 1511453PI:McCarthy,Matthew 该项目的目标是开发异质表面结构,并研究空间变化的表面润湿性和导热率对冷凝过程中润湿和传热速率的影响。 该项目旨在通过保持对液体-蒸汽界面的精确控制以及隔离工程表面上的润湿和非润湿区域来提高传热率。 因此,该项目的结果可以改进传热系统的设计并提高各种应用的能源效率,包括电子冷却、海水淡化和水净化以及化学处理。 该项目将涉及研究生和本科生,并计划开展外展活动以吸引当地学生,特别是来自代表性不足群体的学生。该项目将结合生物模板纳米制造技术和化学气相沉积 (iCVD),以创建具有图案的异质表面润湿性和导热性的变化。 生物模板工艺利用烟草花叶病毒的自组装和金属化来创建均匀的高表面积纳米结构层。 iCVD 用于在纳米结构表面涂覆低表面能聚合物材料薄层。混合润湿性和混合传导性的结合将提供对冷凝水滴的空间控制,以增强传热。研究人员将在冷凝和冷凝物去除过程中使用共焦扫描激光显微镜和高速成像来表征表面的性能和异质结构的影响。结果可以指导从业者通过精确控制冷凝水动力学来提高冷凝传热率。

项目成果

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