All
All

What are you looking for?

All
Results
Organizations

Quick search

  • Projects supported by TA ČR
  • Excellent projects
  • Projects with the highest public support
  • Current projects

Smart search

  • That is how I find a specific +word
  • That is how I leave the -word out of the results
  • “That is how I can find the whole phrase”

Multi-phase Heat Transfer from Porous Structure of Oxides Formed on Metals at High Temperatures

Project goals

The project's strength is in developing bilateral cooperation with the most innovative university in the USA - Arizona State University in basic research and overlapping into the application part covered by the leading American steel company US Steel Research Center. Thanks to the cooperation with American strategic partners, the scientists' excellence will be strengthened at the international level, especially in the field of research on heat sharing from very high-temperature surfaces through the oxide layer. The two-phase mixture (consisting of vapor and liquid) and vapor layer is formed on the hot surface during spray cooling. The vapor layer prevents the direct contact of the coolant with the cooled surface. The vapor layer instability grows with decreasing surface temperature and when reaching Leidenfrost temperature, it collapses and the intensity of cooling increases substantially. The presence of oxides with a low thermal conductivity is generally considered as a thermal barrier. However, in a certain industry application, it was observed that the oxide layer unexpectedly intensified the cooling intensity. This effect was clarified and published by the authors of the project proposal in the year 2012. (M. RAUDENSKÝ, M. HNÍZDIL, P. KOTRBÁČEK. Why oxides intensify spray cooling? In: The 30th International Steel Industry Conference. Paris, 2012). The explanation was based on the temperature profile on the oxide layer itself. The principal explanation is based on the shift of the Leidenfrost temperature on the surface of oxides, but so far no proven theory can predict changes in cooling intensity based on knowledge of spray characteristics in combination with surface morphology and internal structure of oxides.

Keywords

Oxidesoxide layernano-structuresheat transferphase changesporous structures

Public support

  • Provider

    Ministry of Education, Youth and Sports

  • Programme

  • Call for proposals

    SMSM2023LU001

  • Main participants

    Vysoké učení technické v Brně / Fakulta strojního inženýrství

  • Contest type

    VS - Public tender

  • Contract ID

    MSMT-1445/2014-1

Alternative language

  • Project name in Czech

    Vícefázový přenos tepla z porézní struktury oxidů vytvořených na kovu za vysokých teplot

  • Annotation in Czech

    Cílem projektu je objasnit popsat a ve finále i predikovat přenosové jevy vznikající na amorfních površích při kontaktu s dvoufázovou směsí kapalina/pára za vysokých teplot. Projekt je postaven na základě bilaterální spolupráce s nejinovativnější univerzitou USA – Arizona State University (ASU) na poli základního výzkumu s přesahem do aplikační části zastřešené přední americkou ocelářskou společností US Steel Research Center. Díky spolupráci se strategickými americkými partnery dojde k posílení excelence zapojených vědců na mezinárodní úrovni, zejména v oblasti výzkumu sdílení tepla z povrchů o velmi vysokých teplotách přes oxidickou vrstvu. Při chlazení vzniká na horkém povrchu dvoufázová směs a parní vrstva, která brání v přímém kontaktu chladicí kapaliny s povrchem. Stabilita parní vrstvy klesá se snižující se povrchovou teplotou, až při Leidenfrostově teplotě parní vrstva zkolabuje a intenzita chlazení řádově vzroste. Přítomnost oxidů s malou tepelnou vodivostí je obecně brána jako tepelná bariera. V některých průmyslových aplikacích však oxidy zcela překvapivě zintenzivnily chlazení. Tento efekt se podařilo objasnit a publikovat autorům navrhovaného projektu v roce 2012. Vysvětlení vycházelo z teplotního profilu na vlastní oxidické vrstvě. Principiální vysvětlení se opírá o posun Leidenfrostovy teploty na povrchu oxidů, dosud však neexistuje ověřená teorie, která by dokázala predikovat změny v intenzitě chlazení na základě znalosti charakteristik sprejů v kombinaci s charakteristikou povrchové morfologie a vnitřní struktury oxidů. Výraznou vlnu zájmu o výzkum Leidenfrostovy teploty zvedl nedávno publikovaný článek v časopisu Nature (M. JIANG, Y. WANG, F. LIU:. Inhibiting the Leidenfrost effect above 1,000 °C for sustained thermal cooling. Nature (London) England, 2022, 601).

Scientific branches

  • R&D category

    ZV - Basic research

  • OECD FORD - main branch

    20303 - Thermodynamics

  • OECD FORD - secondary branch

    20301 - Mechanical engineering

  • OECD FORD - another secondary branch

  • BJ - Thermodynamics
    JR - Other machinery industry
    JT - Propulsion, engines and fuels

Solution timeline

  • Realization period - beginning

    Mar 1, 2024

  • Realization period - end

    Dec 31, 2027

  • Project status

    B - Running multi-year project

  • Latest support payment

    Feb 12, 2025

Data delivery to CEP

  • Confidentiality

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

  • Data delivery code

    CEP25-MSM-LU-R

  • Data delivery date

    Mar 4, 2025

Finance

  • Total approved costs

    10,526 thou. CZK

  • Public financial support

    10,526 thou. CZK

  • Other public sources

    0 thou. CZK

  • Non public and foreign sources

    0 thou. CZK

Recognised costs

10 526 CZK thou.

Public support

10 526 CZK thou.

0%


Provider

Ministry of Education, Youth and Sports

OECD FORD

Thermodynamics

Solution period

01. 03. 2024 - 31. 12. 2027