纳米结构超疏水表面的沸腾传热.doc

化 工 化 工 进 展 ·298· CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2006年第25卷增刊 B27 纳米结构超疏水表面的沸腾传热 宋永吉，任晓光，蒋英杰，程刚 (北京石油化工学院，北京102617) 摘要：在紫铜基地表面制备了纳米结构碳膜，此种超疏水表面具有较高接触角。池式沸腾传热实验表明，水在 这种表面上的传热系比普通表面大约10 000 W／(m2，K)；同样传热温差下，传热通量约大2×105 W／m2。实验过 程中观察发现，气泡的脱离直径一般小于2 mm，气泡脱离频率比普通表面快得多。阻垢实验证明，这种表面具 有优良的阻垢性能。 关键词：池式沸腾；传热强化；超疏水表面；传热 Pool boiling heat transfer characteristics of a novel nanostructured super hydrophobic surface SONG Yongji，RENXiaoguang,JIANG ling／ie，CHENG Gang (Department ofChemical Engineering，Beijh喀Institute ofPetrochemicalTechnology，Beljing 102617) Abstract：A novel nanos仃ucture film was prepared copper substrate．This kind of super hydrophobic surface possessed higher contact angel．Pool boiling heat缸ansfer experiments indicated that the heat transfer coefficient for super hydrophobic surface was larger about 10 000 W／(m2·K1 than that of plain copper surface．And heat flux of super hydrophobic surface Was larger about 2×105 W／m2 than that of plain copper surface at same temperature difference．The observation found very smaller departure bubble diameter and faster departure frequency than that of pure copper surface．Scaling experiment also proved the nanostructured fdm possessed good anti fouling characteristics． Key words：pool boiling；heat transfer enhancement；super hydrophobic surface=heat transfer 沸腾传热在能源、石油加工工业、化学工业等 法，它们能在传热表面层内加工出理想尺寸和密度 行业有着广泛应用，并深受科学研究工作者的重视。 的瓶状微孔。许多其他方法[5-7]也能制备出瓶状孔表 在过去几十年中，对沸腾传热的研究工作主要可分 面，文献【81对相关研究进行了比较详细地评述。 为两个方面，一是对沸腾传热机理的研究，另一方 添加剂强化池式沸腾传热[9-121主要是改变了工 面是开发强化沸腾传热的新方法。 作流体的热物性，然而此种方法的缺点是污染了工 近年来，有关沸腾传热机理的研究报道大大减 作介质。近年来，一类所谓的纳米流体[13-16]也被用 少，而有关沸腾传热强化方法的研究仍保持着增长态 来强化沸腾传热过程，纳米流体即在普通流体中加 势。强化沸腾传热的方法包括：采用特殊结构的传 入一定量的纳米级固体颗粒，固体颗粒的加入改变 热表面代替普通光表面；在普通表面上涂覆功能膜； 了流体的导热系数，从而强化了沸腾传热。 通过添加添加剂来改交传热介质的热物性：对传热 表面涂层也是一种常用的沸腾传热强化方法， 介质施加外力，如直流电场、磁场等。 包括基于沸腾传热成核机理的多孔金属涂层u7J及 人工结构表面是最有效的强化池式沸腾传热 基于低表面能原理的复合涂层t18-20l。 方法之一，特别是对有机传热介质。著名的强化沸 腾传热表面包括商业化产品HIGHFLUX管Ⅲ和 基金项目北京市教育委员会科技发展计划项目O吣．2002KJ067)。 Wieland Werke AG管啪。激光机械加工工艺翻、电镀