【摘要】：冷凝過程大多是在表面上完成的。在強(qiáng)化冷凝傳熱的過程中對(duì)于表面潤濕性的需求存在著一定的矛盾,在冷凝初期即液滴成核階段,親水表面更容易產(chǎn)生活化穴,液滴核化的速率和密度更高;而隨著冷凝的進(jìn)行,親水表面液膜難以去除,此時(shí)疏水表面更具優(yōu)勢。這種矛盾促使了人們對(duì)混合潤濕性表面的研究,這種表面有效結(jié)合了親水、疏水兩種表面各自的優(yōu)勢,而且在表面上產(chǎn)生了一個(gè)表面能梯度,這個(gè)梯度給液滴提供了動(dòng)力,使其自發(fā)由疏水區(qū)域向親水區(qū)域移動(dòng),大大加快了表面滴狀冷凝更新的速率,因而其綜合換熱效果比單一潤濕性的表面更有優(yōu)勢。本實(shí)驗(yàn)采用了絲網(wǎng)擴(kuò)散焊及聚四氟乙烯溶液滴蘸法來制備親疏水混合表面,其中絲網(wǎng)作為掩膜,當(dāng)絲網(wǎng)達(dá)到軟化溫度后,在重物的壓力作用下,銅表面會(huì)與絲網(wǎng)節(jié)點(diǎn)燒結(jié)到一起,將燒結(jié)后的樣品滴蘸聚四氟乙烯溶液并進(jìn)行高溫堅(jiān)膜,那么與絲網(wǎng)燒結(jié)在一起的銅表面不受疏水涂層的影響,揭下絲網(wǎng)后形成親水點(diǎn)陣列,親水點(diǎn)周圍的表面則被涂層覆蓋變?yōu)槭杷?這種高分子聚合物涂層在高溫高壓的環(huán)境中有較好的耐久性,能持續(xù)引發(fā)滴狀冷凝。本實(shí)驗(yàn)的改性表面主要是應(yīng)用到微小通道中,微通道換熱器是解決現(xiàn)在高熱流電子器件散熱的一個(gè)極具潛力的構(gòu)想�？梢韵胂�,當(dāng)液滴在長長的通道中被蒸汽驅(qū)動(dòng)時(shí),它們滑過表面的疏水結(jié)構(gòu),很容易對(duì)表面造成破壞。因而,如果對(duì)小通道進(jìn)行潤濕性改造,耐久性更強(qiáng)的疏水膜更具優(yōu)勢。本文制備了水力直徑為1.5 mm的微小通道,對(duì)通道的下表面(換熱面)進(jìn)行修飾,得到完全親水,完全疏水以及親疏水混合三種性質(zhì)的表面,通道其它三個(gè)表面是絕熱的,探究了三種不同性質(zhì)表面的換熱效果和通道阻力。實(shí)驗(yàn)中將流動(dòng)蒸汽的質(zhì)量流速控制在10-60kg/m2s,干度控制在0.3-1,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,親疏水混合表面的換熱系數(shù)最高可以達(dá)到完全親水表面的5.54倍,達(dá)到完全疏水表面的1.89倍。兩相流壓降結(jié)果顯示,疏水和親疏水混合表面蒸汽流動(dòng)阻力相近,而比親水表面略有升高。通過高速攝影的可視化研究,可以發(fā)現(xiàn)一系列表面上氣液兩相的運(yùn)動(dòng)行為,得到親疏水混合表面強(qiáng)化傳熱的機(jī)理主要有:1)親水表面表現(xiàn)出明顯的厚液膜流動(dòng),而疏水表面和親疏水混合表面上為滴狀冷凝,發(fā)生滴狀冷凝的表面?zhèn)鳠嵝Ч谩?)對(duì)于同樣是發(fā)生滴狀冷凝的表面,親疏水混合表面的親水點(diǎn)區(qū)域提供了液滴優(yōu)先成核的位點(diǎn),使得整個(gè)混合表面的冷凝核化速率與完全疏水表面相比大幅提高。3)在表面能梯度的作用下,親水點(diǎn)作為吸引周圍液滴的中心,使四氟膜上的液滴向親水點(diǎn)匯聚,加快了混合表面上疏水區(qū)域滴狀冷凝的更新速率。4)親水點(diǎn)吸引液滴后使液滴產(chǎn)生形變,接觸角降低到90°附近,減小了混合表面冷凝傳熱熱阻。5)統(tǒng)計(jì)規(guī)律顯示,混合表面上液滴被蒸汽沖刷去除的頻率更高。本研究為未來微小通道冷凝器的設(shè)計(jì)提供了一種全新的改進(jìn)思路,可應(yīng)用于印刷電路換熱器,微熱管,微通道換熱器等微型設(shè)備之中。
【圖文】：

冷卻水回路進(jìn)行密封；１２－＋銹鋼底座，冷卻水通過下部管道進(jìn)出。玻璃蓋板、四氟逡逑塊、不銹鋼底板的四角有通孔，雙頭螺柱穿過通孔，將這些部件組合在…起。逡逑冷卻銅塊上的熱電偶孔分布以及換熱面大小如圖２－４（ｂ）所示，熱量沿少方向從逡逑銅塊上表面往卜傳導(dǎo)，最終被銅塊底部的冷卻水帶走。銅塊上表面即為測試表面，逡逑銅塊ｑ身設(shè)置空氣絕熱槽，將１」微通道芯ｍ妾觸的ｙ丨效傳熱面積分成二部分ｕ２、逡逑假設(shè)熱流密度ｍ心、小難立的中間中均勻分布，按照傅里葉導(dǎo)熱定律ｎｊ逡逑計(jì)算出每個(gè)傳熱面的溫度和熱流密度…熱電偶孔的軸線延Ｙ方向的間距為９．０邋ｍｍ．逡逑所有熱電偶孔的深度為丨．５邋ｍｍ。銅塊上的６個(gè)測溫點(diǎn)的溫度ｒｋｉ，（ｋ＝ｌ，２；邋ｊ＝ｌ，２，３）進(jìn)逡逑入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。逡逑（ａ）邐？邐（ｂ）逡逑被處理表面逡逑ｚ１邋ｉＶ逡逑Ｉ－６邐’邋々／邐＿邐／邋＿邐／逡逑３、＂，邐ｃｍ．邐％拳［卑曇邐＾逡逑ｒ￣邋＇＇邐＿邐ｒｕ邋ｒｉ２邋Ｔｎ逡逑：二＾邋Ｍ邐５邋“邋，逡逑；痛丨．ｆｉ＃逡逑圖２－４微迎道的Ｉ彳裝和銅塊熱電偶分布逡逑如圖２－５紅色虛線框所示，蒸汽流通通道實(shí)際是巾銅塊頂部（換熱面）與玻璃逡逑蓋板底部（絕熱［ｆｕ）形成的間隙

２、銅塊的總導(dǎo)熱熱量：０邋＝邐＋p海ィ玴海ィ哄澹場⒗淙此淖芪攘浚喝襄義鮮眨貳悖懟ⅲ潁悖ㄏ煞直鶚搶淙此隹諼露取＝刃：聳笛�，，得到二＾辶x先刃手�，哇E玻坊窖疽岳淙此噬腿人式滴嫉鈉驕刃剩渲蕩镥義系劍梗埃ィっ髂鞠低砆嚱細(xì)叩目煽啃�。辶x希保埃卞五義希垮澹瑰義�？逦S緬義希埃瑰澹邋五五五義希垮危�；／邋Π．９０逦？辶x希埃福義希咤�，，６８．�

本文編號(hào)：2588922