蒸氣冷凝在工業(yè)領(lǐng)域常運(yùn)用于能源、化工、制冷、微電子、電池等領(lǐng)域,其中滴狀冷凝是傳熱效率最高的相變傳熱模式,而制備出超疏水表面是實(shí)現(xiàn)滴狀冷凝的重要因素。針對一般金屬超疏水表面的后處理方法常用有機(jī)物修飾,存在環(huán)境污染,熱阻高、加工效率低、容易脫落等問題,面向銅部件蒸汽冷凝傳熱的應(yīng)用要求,提出綠色后處理輔助的激光微納織構(gòu)技術(shù)。利用納秒激光對H62黃銅表面進(jìn)行微納織構(gòu),結(jié)合后續(xù)熱處理工藝,制備出超疏水表面。首先研究激光參數(shù)對微織構(gòu)H62黃銅超疏水組織和性能的影響。通過光學(xué)顯微鏡、表面輪廓儀、掃描電鏡（能譜儀/EDS）、X射線光電子能譜分析（XPS）等檢測手段分析激光微織構(gòu)銅板的表面形貌特征,結(jié)果發(fā)現(xiàn)納秒激光微織構(gòu)銅板表面能形成微納周期結(jié)構(gòu),激光參數(shù)影響銅板表面的顯微結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響潤濕性能。而采取“井”字形編織所形成的規(guī)則微納二級結(jié)構(gòu)表面對超疏水性能的產(chǎn)生起到了作用。然后通過搭建的冷凝傳熱測試平臺試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在脈寬不變的情況下,隨著激光單脈沖能量增大,冷凝傳熱性能也越好。在此基礎(chǔ)上建立冷凝傳熱模型,分析表面自由能,發(fā)現(xiàn)熱處理工藝可以有效地降低冷凝面的表面能。經(jīng)過EDS、XPS分析發(fā)現(xiàn),熱處理促... 

【文章來源】：湖北工業(yè)大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)發(fā)電站的冷卻水回收；(b)基于冷凝蒸發(fā)的海水淡化；(c)銅制管道閥門；(d)冷凝換熱器

傳熱上的要是表面的潤濕性造成的，其表現(xiàn)形式為超疏水超親表面重要特性之一，材料表面的化學(xué)成分以及表面微觀形貌以多相性是導(dǎo)致材料表現(xiàn)具有不同潤濕性的主要原因[15-17]，英國（Thomas Young）在 1805 年首先研究了液體與固體間相互作用于界面張力的毛細(xì)現(xiàn)象理論[18]由此而提出了基于理想光滑固體如圖 1.2a 所示，在理想光滑表面的平衡狀態(tài)下，固-液-氣三相界下關(guān)系：σ σσCosθSGSLLG= +（ θ 為固-液-氣三相平衡時(shí)的接觸角，從公式可以明顯看出液體對關(guān)系，我們得出固體表面的的化學(xué)性能是表面潤濕性的一個(gè)重此之外，固體表面的表面粗糙度也與固體表面的潤濕性息息相明單一改變其中一個(gè)要素而想得到超疏水是不夠的，對此 Nak測量了 CF3基團(tuán)表面自由能，經(jīng)過試驗(yàn)這種表面具備有最低的續(xù)通過測試發(fā)現(xiàn)其與液滴所形成的接觸角只有 119°左右。

圖 1.3 液膜破裂機(jī)理模型（2）固定成核中心假說Tammann 和 Boehme 提出了固定成核中心假說[28]，如圖 1.4 所示，該假說認(rèn)為蒸汽遇到冷凝面時(shí)，蒸汽會隨機(jī)的在冷凝面上面形成尺寸極小的核，而蒸汽會在核的基礎(chǔ)上形成液滴，隨著蒸汽持續(xù)在冷凝面上冷凝，液滴進(jìn)一步長大且與相鄰的的液滴進(jìn)行合并，當(dāng)液滴達(dá)到脫落直徑時(shí)，液滴就會從冷凝面上脫落下來，暴露出來的凝結(jié)核心會被新的蒸汽包裹，而這些新的區(qū)域則又為蒸汽在其表面進(jìn)行形核提供空間，然后這一過程進(jìn)入一個(gè)循環(huán)階段。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]超疏水表面上冷凝液滴的潤濕狀態(tài)和動態(tài)行為及其傳熱[D]. 孫瑋.大連理工大學(xué) 2015
[2]仿生超疏水金屬表面的制備與性能研究[D]. 孟可可.吉林大學(xué) 2014

碩士論文
[1]基于無機(jī)納米結(jié)構(gòu)調(diào)控材料表面潤濕性[D]. 郭翠.天津理工大學(xué) 2013



本文編號：3624343