自組裝膜表面強(qiáng)化冷凝傳熱的研究.pdf

1、蒸汽冷凝傳熱過程在航天、動(dòng)力及化工等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，其換熱性能的強(qiáng)化對(duì)節(jié)約能源及工程費(fèi)用具有重要意義。滴狀冷凝由于極高的傳熱性能而具有更高應(yīng)用價(jià)值。利用界面特性強(qiáng)化冷凝傳熱是一條極有前景的途徑。本文重點(diǎn)在于研究冷凝壁面微觀形貌、表面自由能、氣液氣固界面作用等界面作用特征影響冷凝傳熱的微觀機(jī)制。 通過控制氧化等方法在紫銅基表面構(gòu)建了納米微觀結(jié)構(gòu)，并采用分子自組裝膜技術(shù)修飾表面，研究壁面微觀特征對(duì)冷凝傳熱的影響。通過常壓蒸汽環(huán)境

2、的滴狀冷凝實(shí)驗(yàn)，研究氣液、氣固界面作用特性對(duì)蒸汽冷凝傳熱過程的影響。 基于表面性能溫度取向的概念，本文優(yōu)化了分子自組裝膜技術(shù)制備超疏水表面的工藝條件。采用控制氧化的方法在紫銅基體上構(gòu)筑了微納米結(jié)構(gòu)，經(jīng)過分子自組裝膜技術(shù)處理后成功制備得到超疏水表面，測(cè)量表面接觸角最大達(dá)到170.0°，平均達(dá)到163.0°，接觸角滯后小于5°。結(jié)合對(duì)表面的掃描電鏡、紅外光譜分析結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，適宜的熱處理溫度可以使十八烷基硫醇分子在溶液中充分取向形

3、成有序排列，是影響分子自組裝膜表面疏水性能的關(guān)鍵因素，氧化處理形成的雙重粗糙度是超疏水表面的成因。 通過不同的基體處理?xiàng)l件得到普通的十八烷基硫醇自組裝膜疏水表面和超疏水表面。實(shí)驗(yàn)研究了蒸汽冷凝條件下兩類表面的純蒸汽滴狀冷凝傳熱特性，超疏水表面上的滴狀冷凝傳熱系數(shù)在高過冷度下是膜狀冷凝的2倍，在低過冷度下與膜狀冷凝傳熱相當(dāng)，沒有強(qiáng)化效果。而普通疏水表面的冷凝傳熱系數(shù)在實(shí)驗(yàn)的過冷度范圍內(nèi)均有強(qiáng)化效果，比膜狀冷凝傳熱系數(shù)提高3-6倍。