Experiments on evaporative spray cooling on the square plate heaters with plain or micro-porous coated surfaces were performed in this study. Micro-porous coated surfaces were made by using DOM [Diamond particle, Omegabond 101, Methyl-Ethyl-Keton] method. In case of purely air-jet cooling, the micro-porous coating doesn't affect the cooling capacity. In spray cooling three different flow patterns (complete wetting, evaporative wetting, dryout) are observed on both plain and micro-porous coated surfaces. The effects of various operating conditions, such as water flow rate, particle size, and coating thickness were investigated on the micro-porous coated surfaces. It is found that the level of surface wetting is an important factor to determine the performance of spray cooling. It depends on the balance between absorbed liquid amount by capillary force over porosity and the evaporative amount. The micro-porous coated surface has largest cooling capacity, especially in the evaporative wetting zone. It is found that the effects of liquid flow rate and coating thickness are significant in evaporative wetting zone, but are not in complete wetting and dryout zones.
Catalytic combustion is one of the suitable methods for micro power source due to high energy density and it can be applied to micro structured chamber without consideration of quenching since it is flameless combustion. Catalyst loading in the micro structured combustion chamber is one of the most important issues in the development of micro catalytic combustors. In this research, to coat catalyst on the chamber wall, two methods were investigated. First, $Al_2O_3$ was selected as a support of Pt and $Pt/Al_2O_3$ was synthesized through the alumina sol-gel procedure. To improve the coating thickness and adhesion between catalyst and substrate, heat resistant and water solvable organic-inorganic hybrid binder was used. Porous silicon was also investigated as a catalyst support for platinum. Through the parametric studies of current density and etching time, fabrication process of $1{\sim}2{\mu}m$ of diameter and about $25{\mu}m$ depth pores was confirmed. Coated substrates were test in the micro channel combustor which was fabricated by the wet etching and machining of SUS 304. Using $Pt/Al_2O_3$ coated substrate and Pt coated porous silicon substrate, conversion rate of fuel was over 95 % for $H_2/Air$ premixed gas.
Catalytic combustion is one of the suitable methods for micro power source due to high energy density and no flame quenching. Catalyst loading in the micro structured combustion chamber is one of the most important issues in the development of micro catalytic combustors. In this research, to coat catalyst on the chamber wall, two methods were investigated. First, $Al_2O_3$ was selected as a support of Pt and $Pt/Al_2O_3$ was synthesized through the alumina sol-gel procedure. To improve the coating thickness and adhesion between catalyst and substrate, heat resistant and water solvable organic-inorganic hybrid binder was used. Porous silicon was also investigated as a catalyst support for platinum. Through the parametric studies of current density and etching time, fabrication process of $1{\sim}2{\mu}m$ of diameter and about $25{\mu}m$ depth pores was confirmed. Coated substrates were test in the micro channel combustor which was fabricated by the wet etching and machining of SUS 304. Using $Pt/Al_2O_3$ coated substrate and Pt coated porous silicon substrate, conversion rate of fuel was over 95% for $H_2$/Air premixed gas.
The cementless fixation of bone ingrowth by porous coatings on artificial hip joint prostheses are replacing polymethylmethacrylate(PMMA) bone cement fixations. However, the major interests in the field of porous metal coating are environmental corrosivity accelerated by metal ion release, deterioration in the mechanical property of the coating, and the mechanical failure of the coatings as well as the substrate. Therefore, the selection of right materials for coatings and the development of porous coating techniques must be accomplished. Because of the existing problems in Ti and Ti alloys which are used extensively, this study is focused on the plasma spraying technique for coating on super stainless steel substrate. In order to determine the optimum conditions which satisfy the requirement for the porous coatings, under the plasma spraying, we selected the experimental parameters which extensively influenced on the characteristics of the coating through the pre-examination. Spray distance has been selected among 120, 160, and 200mm and primary gas flow rate among 70, 100, and 130 SCFH. Current and secondary gas($H_2$) flow rate was fixed at 400A, and 15 SCFH respectively. To understand the characteristics of the coatings, surface morphology, cross-sectional micro-structure, surface roughness, residual stress, and corrosion resistance were elucidated and the best conditions for the bone ingrowth improvement on artificial hip joint prostheses were found.
An experimental study of pool boiling behavior on micro-porous enhanced square heater surfaces immersed in PF5060 is performed. The effects of heater orientation, Subcooling and substrate distance on the pool boiling heat transfer performance for the double heaters were investigated under increasing heat-flux conditions. The boiling performance of micro-porous coated surface was better than that of plain surface. The double heaters with upper substrate of 0.2cm substrate interval have lower boiling performances compared with the results for the double heaters with that of 0.5cm and 1.0cm substrate interval and without the substrate. In comparison to upper heater and below heater with orientation, the upper heater has lower superheat temperature than the below heater due to the bubble sweeping.
Park, Dahee;Jung, Eun-Mi;Yang, Sangsun;Yun, Jung-Yeul
한국분말재료학회지
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제22권2호
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pp.87-92
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2015
Metallic porous materials have many interesting combinations of physical and geometrical properties with very low specific weight or high gas permeability. In this study, highly porous Cu foam is successfully fabricated by a slurry coating process. The Cu foam is fabricated specifically by changing the coating amount and the type of polyurethane foam used as a template. The processing parameters and pore characteristics are observed to identify the key parameters of the slurry coating process and the optimized morphological properties of the Cu foam. The pore characteristics of Cu foam are investigated by scanning electron micrographs and micro-CT analyzer, and air permeability of the Cu foam is measured by capillary flow porometer. We confirmed that the characteristics of Cu foam can be easily controlled in the slurry coating process by changing the microstructure, porosity, pore size, strut thickness, and the cell size. It can be considered that the fabricated Cu foams show tremendous promise for industrial application.
Micro-arc discharge oxidation (MDO) is a cost-effective plasma electrolytic process which can be used to improve the wear and corrosion resistance of Al-alloy parts by forming a alumina coating on the component surface. However, the MDO coated Al-alloy components often exhibit relatively high friction coefficients and low wear resistance fitted with many counterface materials, additionally, the pitting corrosion for the MDO coated AI-alloy components, especially for a thinner alumina coating, often occurs in atmosphere circumstance due to the porous alumina coats. Therefore, a duplex treatment, combining a MDO coated ahumina thin layer with a TiN coating, prepared by magnetron sputtering (MS), has been investigated. The Vicker's microhardness, pin-on-disc, electrochemical measurement, salt spray, XRD and SEM tests were used to characterize and analyze the treated samples. The work demonstrates that the MDO/MS coated samples have a combination of a very low friction coefficient and good wear resistance as well as corrosion since the micro-holes on alumina coating are partly or fully covered by TiN material.
The present research is an experimental study on characteristics of cooling behavior for the adjacent copper blocks with surface roughness or micro-porous coated surface. The experiments were carried out at saturation state or within subcooled states of PF5060. The effects of heater orientation and the intervals between heating surfaces or substrates were investigated under various heat flux conditions. The boiling performance of copper block with micro-porous coated surface was better than that of copper block with surface roughness. It is understood that the bubble sweeping enhances boiling performance for the heaters with inclinations of $\theta=45^{\circ}\;and\;\theta=90^{\circ}$, where as the bubble flattening decreases boiling performance for the heaters with inclinations of $\theta=135^{\circ}\;and\;\theta=180^{\circ}$. In comparison to upper heater and below heater with orientation, the upper heater has lower superheat temperature than the below heater due to the bubble sweeping. It is also found that boiling performance decreases in the case of adjacent double heaters with only 0.2cm substrate interval.
Statement of problem: HA has been used as a coating material on Ti implants to improve osteoconductivity. However. it is difficult to form uniform HA coatings on implants with complex surface geometries using a plasma spraying technique. Purpose : To determine if Ti6Al4V sintered porous-surfaced implants coated with HA sol-gel coated and hydrothermal treated would accelerate osseointegration. Materials and Methods : Porous implants which were made by electric discharge were used in this study. Implants were anodized and hydrothermal treatment or HA sol-gel coating was performed. Hydrothermal treatment was conducted by high pressure steam at $300^{\circ}C$ for 2 hours using a autoclave. To make a HA sol, triethyl phosphite and calcium nitrate were diluted and dissolved in anhydrous ethanol and mixed. Then anodized implant were spin-coated with the prepared HA sols and heat treated. Samples were soaked in the Hanks solution with pH 7.4 at $37^{\circ}C$ for 6 weeks. The microstructure of the specimens was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the composition of the surface layer was analyzed with an energy dispersive spectroscope (EDS). Results : The scanning electron micrographs of HA sol-gel coated and hydrothermal treated surface did not show any significant change in the size or shape of the pores. After immersion in Hanks' solution the precipitated HA crystals covered macro- and micro-pores The precipitated Ca and P increased in Hanks' solution that surface treatment caused increased activity. Conclusion : This study shows that sol-gel coated HA and hydrothermal treatment significantly enhance the rate of HA formation due to the altered surface chemistry.
An experimental study was performed to evaluate the effects of surface coating and an enhanced insulation structure on the downward facing boiling process and the critical heat flux on the outer surface of a hemispherical vessel. Steady-state boiling tests were conducted in the Subscale Boundary Layer Boiling (SBLB) facility using an enhanced vessel/insulation design for the cases with and without vessel coatings. Based on the boiling data, CHF correlations were obtained for both plain and coated vessels. It was found that the nucleate boiling rates and the local CHF limits for the case with micro-porous layer coating were consistently higher than those values for a plain vessel at the same angular location. The enhancement in the local CHF limits and nucleate boiling rates was mainly due to the micro-porous layer coating that increased the local liquid supply rate toward the vaporization sites on the vessel surface. For the case with thermal insulation, the local CHF limit tended to increase from the bottom center at first, then decrease toward the minimum gap location, and finally increase toward the equator. This non-monotonic behavior, which differed significantly from the case without thermal insulation, was evidently due to the local variation of the two-phase motions in the annular channel between the test vessel and the insulation structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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