核態(tài)池沸騰換熱在核電、空調制冷、工業(yè)制造及航空航天等領域應用廣泛,強化核態(tài)池沸騰換熱一直是工程傳熱傳質研究的重要方向。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)容及結論如下:1.全氟烷基類新型表面活性劑水溶液界面性質研究（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。三種全氟烷基類新型表面活性劑水溶液的臨界膠束濃度（Critical Micelle Concentration,CMC）大小關系為Le-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大小關系為Le-107<Le-134<Le-180。親疏水基結構和反離子作用對三... 

【文章來源】：北京建筑大學北京市

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：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程中所需的過熱度。因此在加熱過程中，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、潤濕性等界面特性密切相關。2.1.2汽泡動力學汽泡動力學主要針對汽泡在汽化核心中汽化成核后，在沸騰表面上長大及脫離這一過程進行研究，對于研究沸騰換熱機理有著重要意義。汽泡在壁面上長大階段的示意圖由圖2-2所示，沸騰壁面導熱、過熱液體層傳熱和微液層蒸發(fā)是汽泡在壁面上的長大過程中熱量的主要來源。汽泡長大過程主要可分為長大初期和長大后期兩個階段。在汽泡長大初期，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。此時汽泡長大過程近似等溫長大，主要受壓力差、表面張力、慣性力作用影響。因此汽泡長大的初期階段被稱為動力學控制階段或等溫階段。針對這一階段的理論描述主要有瑞利方程[49]（RayleighEquation）。圖2-2汽泡在壁面上生長示意圖[48]Fig.2-2Schematicofbubblegrowthontheboilingsurface[48]通過假設汽泡在不可壓縮無粘性流體中等溫長大，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)過一個表面活性劑分子擴散吸附并在界面上排布的過程。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過程。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動整體保持動態(tài)平衡。如果一個新的汽-液界面形成，比如在液體中產(chǎn)生一個汽泡，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，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-液界面運動，直至最終達成新的平衡態(tài)。表面活性劑分子的擴散及吸附過程如圖2-4所示，根據(jù)表面活性劑分子在吸附過程中主導的驅動力因素不同，動態(tài)吸附模型主要分為以下兩種：擴散控制吸附和混合動力控制吸附。圖2-4表面活性劑分子擴散吸附過程示意圖[56]Fig.2-4Schematicofdiffusionandadsorptionofsurfactantmolecules[56]擴散控制吸附模型是指液相中的表面活性劑分子通過擴散的方式運動至次表面，并


本文編號：3101612