20% 염산 용액을 85도에서 가열하는 데 사용되는 PFA(퍼플루오로알콕시) 외장 히터에서 표면 거칠기(Ra 0.2μm 대. 1.0μm)가 핵 비등에 대한 기포 핵생성 밀도와 임계 열 유속을 어떻게 변경합니까?

85도에서 20% 염산의 PFA 외장 히터는 핵 비등 체제에 있습니다. 거친 표면(Ra 1.0 microm)은 10,000-50,000 사이트/cm 2 의 기포 핵 생성 부위 밀도, 0.2-0.5 mm의 기포 이탈 직경 및 150-200 kW/m의 임계 열 유속(CHF)을 제공합니다. 2 . 부드러운 표면(Ra 0.2 µm) 핵 생성 부위 밀도 500-2,000 부위/cm 2 더 큰 기포 이탈 직경 0.8-1.5 mm 더 낮은 CHF 80-120 kW/m 2 거친 표면은 열 전달을 30-50% 증가시키고 필름 비등이 발생하기 전에 전력 밀도를 증가시킵니다.

표면 거칠기에 따른 기포 핵 생성 메커니즘

표면 공동은 핵 생성의 위치입니다. 거칠기가 증가함에 따라 활성 부위의 수가 증가합니다. 기포의 결합 및 분리가 더 쉬워지므로 기포 이탈 직경은 부위 밀도가 감소합니다. 표면이 더 오랜 시간 동안 젖어 있기 때문에 CHF는 현장 밀도에 따라 확장됩니다.

정량적 열 전달 및 Ra

표면 거칠기 Ra(μm) 핵 생성 지점 밀도(sites/cm²) 기포 이탈 직경(mm) CHF(kW/m²) 열 전달 계수(W/m²·K) 0.1 100-500 1.0-2.0 50-80 3,000-5,000 0.2 500-2,000 0.8-1.5 80-120 5,000-8,000 0.5 2,000-10,000 0.5-1.0 120-160 8,000-12,000 1.0 10,000-50,000 0.2-0.5 150-200 12,000-18,000 2.0 50,000-200,000 0.1-0.3 180-220 15,000-22,000
표면 거칠기 선택 가이드

예상 CHF(kW/m2) 권장 Ra(μm) 원하는 열 전달 성능끓인 HCl에 권장됨
낮음(부드러움, 청소 용이) 0.2 80-120 아니요
중간 0.5 120-160 예
높음(최적화) 1.0 150-200 예
매우 높음(파울링 가능) 2.0 180-220 제한됨
자신있게 지정

핵 비등 열 전달을 향상시키기 위해 85도에서 끓는 HCl의 PFA 히터에는 Ra 0.5-1.0 µm의 표면 거칠기가 권장됩니다. 엔지니어는 표면 거칠기를 조작하여 히터 효율을 제어합니다.