噴霧冷卻具有散熱能力強(qiáng)、冷卻工質(zhì)需求量小等優(yōu)點(diǎn),在解決電子器件散熱方面具有廣闊的應(yīng)用前景。純水中添加醇類可以有效提升噴霧冷卻性能。為進(jìn)一步探索醇類添加劑強(qiáng)化噴霧冷卻性能的機(jī)理,本文開展醇水混合溶液表面張力和接觸角的實(shí)驗(yàn)測定研究。分別在水中加入不同濃度的乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇和正辛醇等醇類,利用懸滴法探究醇類濃度對溶液的表面張力的影響規(guī)律;利用Young-Laplace坐滴法探究醇類濃度對接觸角的影響規(guī)律。結(jié)果表明,水中添加醇類后表面張力降低,且其隨醇類溶質(zhì)濃度的增加而變小,且其下降速率均隨濃度的增加越來越慢;添加低醇類添加劑均可降低溶液的接觸角,而高醇類接觸角隨濃度變化沒有明顯的變化規(guī)律。 

【文章來源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2020,41(03)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

圖１懸滴法測量原理圖及液滴形狀??Ｆｉｇ．?１?ＰＤＭ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ??

。用直徑為０．５?ｍｍ的注射器從試管中吸取適量配??置好的溶液置于卡座上后，調(diào)整針頭豎直，調(diào)整焦??距使成像清晰。然后將紫銅金屬表面置于針管正下??方，被測液體從注射器中緩慢的、自動的從注射器??中被滴至紫銅表面，液體形狀穩(wěn)定后，測量直徑，然??后利用Ｙｏｕｎｇ－Ｌａｐｌａｃｅ法計(jì)算出接觸角。為減少測量??誤差，移動金屬片，使液滴落于金屬片的９個(gè)不同??位置再進(jìn)行接觸角的測量，并重復(fù)實(shí)驗(yàn)１０次。對測??量得到的結(jié)果取平均值，作為被測液體與紫銅金屬??面的接觸角的最終結(jié)果。??圖４為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。其中，１為注射器，２為平行??光源，３為鏡頭，４為待測液滴，５為支座。??圖４接觸角測量系統(tǒng)圖??Ｆｉｇ．?４?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｓｙｓｔｅｍ??圖３?Ｙｏｕｎｇ－Ｌａｐｌａｃｅ方法示意圖??Ｆｉｇ．?３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｙｏｕｎｇ－Ｌａｐｌａｃｅ?ｍｅｔｈｏｄ??ｒ２?＋?（ｉ？?－?ｈｆ?＝?Ｒ２?（５）??Ｒ?＝??ｒ２?－ｆ?ｈ２??２ｈ??（６）??２添加劑對表面張力的影響??乙醇，正丙醇，正丁醇與水的混合溶液的表面張??力與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系如圖５所示。三種溶液表面張??力均隨溶質(zhì)濃度的增加而降低，且降低速率隨濃度??增大而漸漸緩慢。其中，乙醇在質(zhì)量分?jǐn)?shù)Ｗ二０．９時(shí)，??表面張力最低達(dá)２４．９?ｍＮ／ｍ，下降幅度６５．４２％；正丙??醇表面張力在質(zhì)量分?jǐn)?shù)ｗ?＝?０．９時(shí)降至２３．３?ｍＮ／ｍ，??下降比例６７．６４％；正丁醇在質(zhì)量分?jǐn)?shù)ｕ；?＝?０．０７時(shí)，??表面張力為３０．８?ｍＮ／ｍ，降低幅度５７．２２％。在溶解??度范圍內(nèi)，當(dāng)取

醇在〇＞?＝?０．０００５時(shí)??表面張力為４４．６?ｍＮ／ｍ，降低幅度３８．０６％。在溶解??度范圍內(nèi)，取相同濃度的不同溶液，表面張力從小??到大排序正庚醇，正辛醇，正己醇，止戊醇。??圖５乙醇、正丙醇、正丁醇表面張力與質(zhì)：１分?jǐn)?shù)的關(guān)系??Ｆｉｇ．?５?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｔｅｎｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｑｕａｌｉｔｙ??ｆｒａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｔｈａｎｏｌ，?ｎ－ｐｒｏｐａｎｏｌ?ａｎｄ?ｎ－ｂｕｔａｎｏｌ??Ｑｕａｌｉｔｙ?ｆｒａｃｔｉｏｎ??圖６正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇表面張力與質(zhì)童??分?jǐn)?shù)的關(guān)系??Ｆｉｇ．?６?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｔｅｎｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｑｕａｌｉｔｙ?ｆｒａｃ？??ｔｉｏｎ?ｏｆ?ｎ－ｐｅｎｔａｎｏｌ，?ｎ－ｈｅｘａｎｏｌ，?ｎ－ｈｅｐｔａｎｏｌ?ａｎｄ?ｎ－ｏｃｔａｎｏｌ??添加醇類可以降低混合溶液的表面張力，這是??由于醇類的加入改變了原本水分子間的分子排列結(jié)??構(gòu)。純水中分子間通過氫鍵連接，這樣的排列使得水??的氫鍵形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)＝在水中添加醇類后，由于醇??類具有兩親結(jié)構(gòu)，一端是表現(xiàn)親水性的羥基，一段為??具有疏水性的烷基，因此當(dāng)羥基與水分子之間形成??了氫鍵后，另一端的烷基便會打破原先水表面氫鍵??的分布，使得氫鍵的極性增加。為了保證氫鍵的數(shù)??目，也為了減小斥力，水的氫鍵網(wǎng)發(fā)生重排，水分子??有序的形成籠狀排列一十二面體水籠，將烷基包裹??起來。這些多面體能發(fā)生締合，構(gòu)成一種球形點(diǎn)陣。??這就導(dǎo)致分子間不再是氫鍵網(wǎng)結(jié)構(gòu)，而是形成一個(gè)??一個(gè)的水籠體，水籠體之間以范德華力相互作用。而??范德華的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電子元器件散熱方法研究[J]. 李慶友,王文,周根明.  電子器件. 2005(04)

碩士論文
[1]噴霧冷卻及其影響因素的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值研究[D]. 王磊.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2009



本文編號：3487946