發(fā)布時(shí)間：2021-03-26 12:48

　　核態(tài)池沸騰換熱在核電、空調(diào)制冷、工業(yè)制造及航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,強(qiáng)化核態(tài)池沸騰換熱一直是工程傳熱傳質(zhì)研究的重要方向。表面活性劑可降低水溶液的表面張力,作為一種強(qiáng)化沸騰換熱的創(chuàng)新手段,探討新型表面活性劑具有重要意義。本文選擇三種不同離子特性的全氟烷基類(lèi)新型表面活性劑:全氟烷基季銨碘化物（Le-134）、全氟烷基磷酸酯（Le-107）、全氟烷基聚醚（Le-180）,探究其水溶液的池沸騰現(xiàn)象與換熱規(guī)律。主要研究工作內(nèi)容及結(jié)論如下:1.全氟烷基類(lèi)新型表面活性劑水溶液界面性質(zhì)研究（1）Le-134,Le-107,Le-180可分別將去離子水的表面張力降低至16m N/m,19m N/m,18m N/m。三種全氟烷基類(lèi)新型表面活性劑水溶液的臨界膠束濃度（Critical Micelle Concentration,CMC）大小關(guān)系為L(zhǎng)e-180（15ppm）<Le-134（40ppm）<Le-107（150ppm）。Le-134,Le-107和Le-180分子在汽-液界面處的飽和吸附量Гmax大小關(guān)系為L(zhǎng)e-107<Le-134<Le-180。親疏水基結(jié)構(gòu)和反離子作用對(duì)三... 

【文章來(lái)源】：北京建筑大學(xué)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

水平壁面上成核原理示意圖[47]

第2章池沸騰換熱理論基礎(chǔ)10液體溫度，K；Ts為飽和溫度，K；h為普朗克常數(shù)。由于加熱壁面上的凹坑內(nèi)含有一部分不凝氣體減小了液體汽化過(guò)程中所需的過(guò)熱度。因此在加熱過(guò)程中，這些凹坑就成為了汽化核心，汽泡首先從沸騰壁面上的凹坑中形成。從式（2-5）-（2-7）中可以分析得出，汽化核心的形成和活化與接觸角、表面張力、潤(rùn)濕性等界面特性密切相關(guān)。2.1.2汽泡動(dòng)力學(xué)汽泡動(dòng)力學(xué)主要針對(duì)汽泡在汽化核心中汽化成核后，在沸騰表面上長(zhǎng)大及脫離這一過(guò)程進(jìn)行研究，對(duì)于研究沸騰換熱機(jī)理有著重要意義。汽泡在壁面上長(zhǎng)大階段的示意圖由圖2-2所示，沸騰壁面導(dǎo)熱、過(guò)熱液體層傳熱和微液層蒸發(fā)是汽泡在壁面上的長(zhǎng)大過(guò)程中熱量的主要來(lái)源。汽泡長(zhǎng)大過(guò)程主要可分為長(zhǎng)大初期和長(zhǎng)大后期兩個(gè)階段。在汽泡長(zhǎng)大初期，汽泡內(nèi)蒸汽溫度與汽泡外液體溫度基本相同，汽泡內(nèi)壓力高于外部液體壓力。此時(shí)汽泡長(zhǎng)大過(guò)程近似等溫長(zhǎng)大，主要受壓力差、表面張力、慣性力作用影響。因此汽泡長(zhǎng)大的初期階段被稱(chēng)為動(dòng)力學(xué)控制階段或等溫階段。針對(duì)這一階段的理論描述主要有瑞利方程[49]（RayleighEquation）。圖2-2汽泡在壁面上生長(zhǎng)示意圖[48]Fig.2-2Schematicofbubblegrowthontheboilingsurface[48]通過(guò)假設(shè)汽泡在不可壓縮無(wú)粘性流體中等溫長(zhǎng)大，根據(jù)斯托克斯方程（Navier-Stokesequations）有：1rrrluupurr+=(2-8)2244rrRdrurRd==(2-9)整理后可得：2rdRRudr=(2-10)

后，并非使溶液整體的表面張力立即變化到靜態(tài)表面張力。而是需要經(jīng)過(guò)一個(gè)表面活性劑分子擴(kuò)散吸附并在界面上排布的過(guò)程。表面活性劑分子在溶液中存在著吸附到界面和從界面上解吸兩個(gè)過(guò)程。在平衡態(tài)中，吸附速率和解吸速率相等，因此溶液中表面活性劑分子的運(yùn)動(dòng)整體保持動(dòng)態(tài)平衡。如果一個(gè)新的汽-液界面形成，比如在液體中產(chǎn)生一個(gè)汽泡，表面面積增大將有更多的空間以供分子排列在界面上。此時(shí)，吸附速率大于解吸速率，整體上表面活性劑分子從體相中向汽-液界面運(yùn)動(dòng)，直至最終達(dá)成新的平衡態(tài)。表面活性劑分子的擴(kuò)散及吸附過(guò)程如圖2-4所示，根據(jù)表面活性劑分子在吸附過(guò)程中主導(dǎo)的驅(qū)動(dòng)力因素不同，動(dòng)態(tài)吸附模型主要分為以下兩種：擴(kuò)散控制吸附和混合動(dòng)力控制吸附。圖2-4表面活性劑分子擴(kuò)散吸附過(guò)程示意圖[56]Fig.2-4Schematicofdiffusionandadsorptionofsurfactantmolecules[56]擴(kuò)散控制吸附模型是指液相中的表面活性劑分子通過(guò)擴(kuò)散的方式運(yùn)動(dòng)至次表面，并


本文編號(hào)：3101612