表面親疏水特性對沸騰有著重要影響.本文在直徑為150μm的銅絲上修飾了寬度為100μm、間距為3 mm的超疏水點陣.借助微細(xì)絲較好的觀測特性,對疏水點陣上的沸騰過程,尤其是氣泡脫離及相互合并過程進行了細(xì)致考察.研究了單個疏水點大小對起泡的影響,并對帶有疏水點陣的銅絲上的沸騰換熱模型進行了初步考察.超疏水點陣可以顯著提高核態(tài)沸騰換熱效率,初步認(rèn)為其主要原因在于點陣使得起泡更加容易,且沿加熱絲更加均勻,但最優(yōu)的核化點密度及其與銅絲的固體熱性能的關(guān)系還有待進一步研究.

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【部分圖文】：

圖3 超疏水核化點上的氣泡脫離.超疏水點寬度:100μm,壁面溫度:Tw=110°C

圖2超疏水表面與親水表面沸騰現(xiàn)象對比.左側(cè)超疏水區(qū)域全面覆蓋了超疏水涂層,右側(cè)為裸露銅絲表面為考察換熱效率提升情況,在一個大氣壓下開展飽和沸騰實驗.圖5為帶有超疏水點陣的銅絲與光滑銅絲的典型沸騰結(jié)果比較.由兩者的沸騰曲線(圖5(a))可以看出,帶有超疏水點陣銅絲的沸騰起始要早于....

圖6 起泡所需過熱度隨超疏水點寬度的變化

第二項由Churchill公式[20]計算.通過Nu數(shù)的獲得,可以計算對流換熱系數(shù)并最終獲得式(1)的熱流密度:圖7(網(wǎng)絡(luò)版彩色)超疏水點陣微細(xì)絲上沸騰實驗曲線及其與各個模型曲線的對比

圖8(網(wǎng)絡(luò)版彩色)復(fù)合模型[17,18]與超疏水點陣微細(xì)絲上沸騰實驗結(jié)果的對比

依據(jù)復(fù)合換熱模型,超疏水點陣銅絲上的沸騰換熱計算可分為3個部分:自然對流換熱、氣泡帶走潛熱、氣泡擾動換熱.其中,擾動換熱是總換熱的主要部分.經(jīng)超疏水點陣修飾的銅絲的核態(tài)沸騰換熱效率較光滑銅絲提高了40%～60%.相較于光滑銅絲,超疏水點陣銅絲更多的核化點及更均勻的空間分布提高了氣....

圖4 超疏水點陣銅絲上的沸騰變化.(a)離散起泡(Tw=106°C);(b)局部合并(Tw=111°C);(c)跨越點陣合并(Tw=114°C)

為考察換熱效率提升情況,在一個大氣壓下開展飽和沸騰實驗.圖5為帶有超疏水點陣的銅絲與光滑銅絲的典型沸騰結(jié)果比較.由兩者的沸騰曲線(圖5(a))可以看出,帶有超疏水點陣銅絲的沸騰起始要早于光滑銅絲,同時曲線整體較光滑銅絲的沸騰曲線左移,即其換熱效率明顯高于光滑銅絲.圖5(b)給出了....

本文編號：4018015