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Keywords:

  • fouling;
  • surface energy;
  • surface roughness;
  • surface modification

Abstract

In this paper the effects of surface energy and surface roughness on the deposition of calcium sulphate during convective and subcooled flow boiling heat transfer to aqueous CaSO4 solutions are studied. The surfaces of several test heaters have been treated by Ion Beam Implantation, Unbalanced Magnetron Sputtering, Mixed Sputtering and Plasma Arc Deposition to reduce surface energy. One heater was electropolished to reduce surface roughness and one heater was etched by an electrochemical method to increase surface roughness. Fouling runs with these heaters, and with an untreated surface as control, were carried out at different heat fluxes, flow velocities and salt concentrations. The results show that heat transfer surfaces with low surface energy experienced significantly reduced fouling, while electropolishing did not have a notable beneficial effect. The combined effect of reduced surface energy and flow velocity on fouling reduction is considerably stronger than previously reported for pool boiling.

Dans cet article, on étudie les effets de l'énergie de surface et de la rugosité de la surface sur la déposition de sulfate de calcium lors du transfert de chaleur par ébullition convectif et sous-refroidi dans des solutions aqueuses de CaSO4. Les surfaces de sept systèmes-tests de chauffage ont été traitées par “ion beam implantation”, “unbalaced magnetron sputtering”, “mixed sputtering” et par déposition par arc à plasma afin de réduire l'énergie de surface. Un système de chauffage a été électropoli pour réduire la rugosité de la surface et un autre système a été gravé par une méthode électrochimique pour accroǐtre la rugosité de la surface. Des essals d'encrassement de ces systèmes, une surface non traitée étant utilisée comme témoin, ont été menés pour différents flux de chaleur, vitesses d'écoulement et concentrations de sel. Les résultats montrent que les surfaces de transfert de chaleur à faible énergie de surface subissent un encrassement, tandis que l'électropolissage n'a pas d'effet bénéfique notable. L'effet combiné d'une énergie de surface et d'une vitesse d'écoulement réduites sur la réduction du refoulement est considérablement supérieur à ce qui a été mentionné antérieurement pour l'ébullition en bassin.