Determinación del comportamiento fototérmico de un recubrimiento hecho a base de hollín

Abstract

The results of the photothermal behavior of a surface that is made of pine resin soot, which has the property of improving the absorption of heat in a solar stove, are presented, with the purpose of obtaining information of the material itself, as they are the parameters that affect the absorption and subsequent heat transfer, such as the coated area and the thickness of the soot on the substrate. The soot coating was deposited on stainless steel metal plates, the experimental setup consisted of a light source to illuminate the coating and then used a temperature sensor array developed in the Laboratory of Thin Films and Characterization of Materials of the faculty of Physics-Mathematical Sciences of the UMSNH, able to take the temperature data as a function of time. Photothermal tests were first carried out on the steel plates without the coating for comparative purposes. We then vary the thickness parameters and the coating area of soot on the stainless steel plate. We found that the temperature increased proportionally to the area covered with soot, on the other hand it was observed that when varying the thickness of the coating of soot the temperature increased with respect to the uncoated sample, later to have a temperature decay by increasing the thickness, so that it can be inferred that there is a critical thickness with which the maximum temperature is reached on the plate. Finally, it was possible to adjust the experimental data of the temperature as a function of time with a transient state heat transfer mode.

Se presentan los resultados del comportamiento fototérmico de una superficie que está hecha a base de hollín de resina de pino, que tiene la propiedad de mejorar la absorción de calor en una estufa solar, con el propósito de obtener información del material en sí, como son los parámetros que afectan la absorción y posterior transferencia de calor, tales como el área recubierta y el espesor del hollín sobre el sustrato. El recubrimiento de hollín se depositó sobre placas metálicas de acero inoxidable, el montaje experimental consistió en una fuente de luz para iluminar el recubrimiento para después emplear un arreglo de sensores de temperatura desarrollado en el Laboratorio de Películas Delgadas y Caracterización de Materiales de la facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la UMSNH, capaz de tomar los datos de temperatura en función del tiempo. Primeramente, se llevaron a cabo pruebas fototérmicas sobre las placas de acero sin el recubrimiento con fines comparativos. Posteriormente variamos los parámetros de espesor y el área de recubrimiento de hollín sobre la placa de acero inoxidable. Encontramos que la temperatura aumentaba de manera proporcional al área recubierta de hollín, por otro lado, se observó que al variar el espesor del recubrimiento de hollín la temperatura aumentó respecto de la muestra sin recubrimiento, para posteriormente tener un decaimiento de la temperatura al incrementar el espesor, de modo que se puede inferir que existe un espesor crítico con el cual se alcanza la máxima temperatura sobre la placa. Finalmente fue posible ajustar los datos experimentales de la temperatura en función del tiempo con un modelo de transferencia de calor en estado transitorio.