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unraveling nucleate BOILing: MODEling, mesoscale simulatiONs and experiments

Projektbeschreibung

Mechanismus des Blasensiedens wird aufgeklärt

Der sichere Betrieb großer Konstruktionen, die hohe Wärmestromdichten abgeben, wie zum Beispiel Hybridflugzeuge, unbemannte Luftfahrzeuge und Satelliten, hängt von effizienten Kühllösungen ab. Blasensieden kann Bauteile und Systeme durch die Übertragung von Energie abkühlen, da sich Blasen bilden und sich von einer erwärmten Oberfläche ablösen und in eine kühlere umgebende Flüssigkeit gelangen. Das EU-finanzierte Projekt BOIL-MODE-ON wird Computermodelle einsetzen, um Licht in den zugrunde liegenden Mechanismus der Bläschenentstehung und -ablösung beim Sieden zu bringen. Die Untersuchung soll für zwei der komplexesten Themen auf diesem Gebiet, die Auswirkungen der Oberflächenbenetzbarkeit und des gelösten Gases, Erklärungen liefern. Versuchskampagnen werden die theoretische Arbeit ergänzen. Die praktische Realisierung des Blasensiedens erfolgt anhand einer genauen Steuerung bestimmter, den Kesselwirkungsgrad beeinflussender Parameter.

Ziel

Cooling efficiency is of the upmost importance in several crucial technological applications, e.g. fuel cells and battery cooling, hybrid airplanes, drones and satellite thermal management. They have a value of several billions dollars around the world, with a critical contribution to global CO2 production. A promising approach to cope with the always higher heat fluxes requested is represented by phase changing systems which exploit the large latent heat associated with phase change to remove the heat from the hot surface. A robust and effective strategy is to deploy boiling. The basic underlying idea is simple: form vapour bubbles in a liquid in contact with the hot surface and evacuate them through a condenser. Its implementation, however, faces a number of challenges and requires solution to several fundamental problems. In any practical application the boiler efficiency depends on parameters, such as the frequency of bubble nucleation, their size, and the release rate from the hot surface. However, how to precisely control them is still not clear. BOIL-MODE-ON aims at addressing the underlying mechanism of bubble inception and departure during boiling, defining possible new routes and solutions both on the modelling and the practical implementation side. Dr. Magaletti will apply a cutting-edge methodology he developed in the context of cavitation phenomena, based on a mesoscale numerical modelling of the liquid-vapour system embedding thermal fluctuations. It will shed light on the effects of surface wettability and dissolved gas, which are two of the most complex and not yet understood topics in this field. A specific campaign of experiments will complement and support the analysis. The recognised experience of Prof. Marengo, who will supervise this project, on the experimental techniques for boiling guarantees the highest level of synergy and knowledge transfer with the applicant, further developing his research skill-set and enhancing his career prospective.

Koordinator

UNIVERSITY OF BRIGHTON
Netto-EU-Beitrag
€ 212 933,76
Adresse
LEWES ROAD MITHRAS HOUSE
BN2 4AT Brighton
Vereinigtes Königreich

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Region
South East (England) Surrey, East and West Sussex Brighton and Hove
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
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Gesamtkosten
€ 212 933,76