A new approach to understanding the effects of surface wettability on nucleate boiling

Une nouvelle approche pour comprendre les effets de la mouillabilité de surface sur l'ébullition nucléée.

¹ LITEN/GRETh, CEA Grenoble, 17 rue des Martyrs, 38054 Grenoble Cedex 9, France
² LEGI, BP 53, 38041 Grenoble Cedex 9, France
³ LITEN/LTS, CEA Grenoble, 17 rue des Martyrs, 38054 Grenoble Cedex 9, France

Corresponding author: hai-trieu.phan@cea.fr

Received: 20 April 2009

Abstract

Although boiling process has been a major subject of research for several decades, its physics still remain unclear and require further investigation. This study aims at highlighting the effects of surface wettability on pool boiling heat transfer. Nanocoating techniques were used to vary the water contact angle from 20 to 110° by modifying nanoscale surface topography and chemistry. The experimental results obtained disagree with the predictions of the classical models. A new approach of nucleation mechanism is established to clarify the nexus between the surface wettability and the nucleate boiling heat transfer. In this approach, we introduce the concept of macro- and micro- contact angles to explain the observed phenomenon.

Résumé

Cette étude a pour objectif d'étudier les effets de la mouillabilité sur l'ébullition en vase. L'angle de contact du fluide a été modifié par revêtement de nanoparticules sur des surfaces de test. Les résultats expérimentaux obtenus ne sont pas en accord avec les modèles classiques. Une nouvelle approche physique de l'influence de la mouillabilité sur l'ébullition en vase a été établie. Dans cette approche, nous introduisons les notions des macro- et micro-angles de contact afin d'expliquer les phénomènes observés.