微納米TiO2和TiO2-FPS疏水涂層上的池沸騰傳熱和結(jié)垢腐蝕行為.pdf

1、為了應(yīng)用微納表面工程方法抑制換熱表面上的污垢沉積，本文在AISI304不銹鋼基底上制備和表征了微納米TiO2和TiO2-FPS疏水涂層，并在自行研制的、帶有污垢數(shù)據(jù)在線自動采集系統(tǒng)的、傳熱表面垂直放置的池沸騰裝置中開展了CaCO3和CaSO4水溶液池沸騰傳熱和結(jié)垢研究，另外進(jìn)行了TiO2涂層的腐蝕實驗研究，取得了如下研究結(jié)果：
　　1.微納米TiO2和TiO2-FPS疏水涂層去離子水飽和池沸騰研究表明，相比TiO2涂層，TiO2-

2、FPS復(fù)合疏水涂層因具有較低的表面能，較大的汽化核心密度，較小的汽泡醞釀時間和較高的汽泡脫離頻率而增強(qiáng)傳熱10％以上。
　　2.不同涂層表面上飽和CaCO3溶液池沸騰污垢沉積規(guī)律研究表明，與不銹鋼相比，TiO2涂層的漸近污垢熱阻下降約30%，TiO2-FPS復(fù)合疏水涂層的漸近污垢熱阻下降約50%。應(yīng)用漸近污垢熱阻曲線方程可以較好地擬合飽和CaCO3溶液在不同表面上的池沸騰污垢沉積數(shù)據(jù)。不同涂層表面上飽和CaSO4溶液池沸騰污垢沉積

3、規(guī)律研究表明，TiO2涂層表面污垢熱阻略低于不銹鋼表面，而TiO2-FPS復(fù)合涂層的污垢熱阻約為不銹鋼基底的0.5倍，說明TiO2-FPS復(fù)合涂層可以顯著抑制污垢沉積。不同表面上CaCO3與CaSO4的微觀形貌研究表明，TiO2涂層上為方解石型垢，TiO2-FPS涂層上為霰石型垢，在TiO2和TiO2-FPS涂層上的CaCO3污垢均較為蓬松，易于去除。表面上的CaSO4垢致密，較難去除。
　　3.基于XDLVO和DLVO理論的Ca

4、SO4顆粒與換熱表面間的膠體相互作用分析表明，應(yīng)用XDLVO理論預(yù)測不同表面的結(jié)垢趨勢更為準(zhǔn)確；欲抑制換熱表面結(jié)垢，可以在換熱表面涂覆低表面能非極性F-C化學(xué)鍵材料，以減小污垢顆粒和換熱表面間的Lewis酸堿作用分量。
　　4.應(yīng)用Tafel極化曲線、循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗等電化學(xué)方法，在3.5%NaCl和0.05MNaOH混合溶液中研究了TiO2涂層的耐腐蝕性能，結(jié)果表明，相比不銹鋼，厚度為288.9±0.8nm的致密TiO2涂