銅管內(nèi)壁改性超親水強(qiáng)化傳熱實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來表面改性材料的性能研究越來越受到科研工作者的關(guān)注，其通過表面制備的微納結(jié)構(gòu)，可以顯現(xiàn)出超疏水和超親水結(jié)構(gòu)，可以極大的減小阻力和強(qiáng)化換熱進(jìn)而達(dá)到節(jié)約能源的目的。當(dāng)前，強(qiáng)化傳熱多是通過破壞邊界層增加擾動，或者見地邊界層的厚度降低傳熱熱阻，從而強(qiáng)化傳熱。徐進(jìn)良教授從微納結(jié)構(gòu)特性與傳熱的關(guān)系入手，創(chuàng)造性提出了在銅管內(nèi)壁采用超親水結(jié)構(gòu)，以達(dá)到強(qiáng)化換熱與減阻的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。本文依托北京市低品位能源與多相流動傳熱重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，當(dāng)前研究主要集中在銅管內(nèi)

2、壁改性超親水結(jié)構(gòu)對于換熱和阻力的實(shí)驗(yàn)研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用一種簡單有效的陽極腐蝕氧化法在銅基底表面構(gòu)筑粗糙結(jié)構(gòu)，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的H2O2溶液，在紫銅表面腐蝕8h，便可以達(dá)到穩(wěn)定的超親水結(jié)構(gòu)。研究表明改性表面的浸潤性能，可以通過氧化的時間和H2O2濃度兩個方面進(jìn)行調(diào)控。用同一種濃度進(jìn)行修飾，隨著反應(yīng)時間的增加，表面的黏附性先增加后降低。固定反應(yīng)的時間，用不同濃度的H2O2分別進(jìn)行修飾，所得表面的黏附性隨H2O2

3、濃度的增加而增加。利用一步浸泡法實(shí)現(xiàn)了對超親水表面黏附性的調(diào)控。最后將其成功應(yīng)用于微液滴的運(yùn)輸。⑵對所制備的超親水水平銅管進(jìn)行了傳熱和阻力實(shí)驗(yàn)研究，所用的銅管內(nèi)徑為4.99 mm，外徑7.01 mm，長3500 mm，壓力為500kPa的。實(shí)驗(yàn)工質(zhì)為水，實(shí)驗(yàn)工況中質(zhì)量流速為150-700 kg/m3，實(shí)驗(yàn)段入口溫度恒定為25℃，實(shí)驗(yàn)段溫差設(shè)置為10℃，20℃，30℃，40℃。最大加熱功率6.55 kW，最大熱流密度為59.58kW/m2