Untersuchung des Benetzungsvorgangs und der Wärmeübertragung auf lasergefertigten, komplexen Oberflächen während Kondensation von Dampf im gesättigten und überhitzten Zustand
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dieser Studie wurden (super-)hydrophobe Oberflächen erfolgreich entwickelt, um die thermische Leistung der Kondensation von Wasserdampf unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen zu erhöhen. Die gemessenen Ergebnisse wurden mithilfe theoretischer Modelle, die die Wärmeübertragung für Film- und Tropfenkondensation gut beschreiben können, verglichen. Die Experimente ergaben, dass mit den in diesem Forschungsvorhaben entwickelten/angewendeten und getestete Beschichtungsmethoden eine etwa 120% Steigerung des Wärmeübergangskoeffizienten im Vergleich zum FWC erreicht werden konnte, während das gemessene HTC eine gute Übereinstimmung mit der Theorie für DWC zeigt. Darüber hinaus wurde die Rolle der Tröpfchengrößenverteilung/-fortschritt bei der Verbesserung der Effizienz der tropfenweisen Kondensation mithilfe von Hochgeschwindigkeits-Bildgebungstechniken untersucht. Die Abreißfrequenz von Tröpfchen zeigte sich als Funktion der Wandunterkühlung, wobei höhere Temperaturdifferenzen zur Intensivierung der Topfendynamik führte. Ein anderer wichtiger Aspekt ist die Kontaktwinkelhysterese. Dieser steigt mit längerer Betriebsdauer und führt somit zur Verringerung des Wärmetransports, was auf allen Substraten und Dampfzuständen (gesättigt und überhitzt) zu sehen war. Die COVID-Pandemie hat stark die Arbeitsschritte und die geplanten Messkampagnen beeinträchtigt/verkürzt. Die Bildung von Oxidschichten auf den Substratoberflächen gefertigt mit der Primärmethode elektrochemisches Ätzen - Lösungsfindung führte zur Entwicklung eines neuen Beschichtungsverfahrens zum Erreichen von (super-)hydrophober Oberflächeneigenschaft, ein Patent wurde 2023 erteilt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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CONCEPTUALIZATION, THERMAL ANALYSIS, AND MANUFACTURING OF NANO-TEXTURED MICRO-STRUCTURED SURFACES FOR ENHANCED CONDENSATION HEAT TRANSFER. Journal of Thermal Engineering, 7(4), 867-889.
BUDAKLI, Mete
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On the Individual Droplet Growth Modeling and Heat Transfer Analysis in Dropwise Condensation. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, 11(10), 1668-1678.
Azarifar, Mohammad; Budakli, Mete; Basol, Altug M. & Arik, Mehmet
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Prediction of maximum spreading factor after drop impact: Development of a novel semi-analytical model incorporating effect of surface roughness. Colloid and Interface Science Communications, 41, 100384.
Budakli, Mete
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“Thermal analysis and parametric study on the influence of thermophysical properties on dropwise condensation heat transfer”, 9th Eur. Conf. Ren. Energy Sys. 21- 23 April 2021, Istanbul, Turkey, 2021
Mete Budakli
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Saturated and Superheated Water Vapor Condensation on a Custom Micro-Textured Surface. 2023 22nd IEEE Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (ITherm), 1-6.
Budakli, Mete & Arik, Mehmet
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“Dropwise Condensation of Saturated Vapor on Super-Dewetting Surfaces Fabricated Through Novel Coating Technique”, 10th World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics ExHFT-10, 26-30 August 2024, Rhodes Island, Greece
Bünyamin Polat; Mete Budakli & Mehmet Arik
