带有超疏水点阵的微细铜丝上的核态沸腾

发布时间：2024-12-20 23:14

　　 表面亲疏水特性对沸腾有着重要影响.本文在直径为150μm的铜丝上修饰了宽度为100μm、间距为3 mm的超疏水点阵.借助微细丝较好的观测特性,对疏水点阵上的沸腾过程,尤其是气泡脱离及相互合并过程进行了细致考察.研究了单个疏水点大小对起泡的影响,并对带有疏水点阵的铜丝上的沸腾换热模型进行了初步考察.超疏水点阵可以显著提高核态沸腾换热效率,初步认为其主要原因在于点阵使得起泡更加容易,且沿加热丝更加均匀,但最优的核化点密度及其与铜丝的固体热性能的关系还有待进一步研究.

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【部分图文】：

图3 超疏水核化点上的气泡脱离.超疏水点宽度:100μm,壁面温度:Tw=110°C

图2超疏水表面与亲水表面沸腾现象对比.左侧超疏水区域全面覆盖了超疏水涂层,右侧为裸露铜丝表面为考察换热效率提升情况,在一个大气压下开展饱和沸腾实验.图5为带有超疏水点阵的铜丝与光滑铜丝的典型沸腾结果比较.由两者的沸腾曲线(图5(a))可以看出,带有超疏水点阵铜丝的沸腾起始要早于....

图6 起泡所需过热度随超疏水点宽度的变化

第二项由Churchill公式[20]计算.通过Nu数的获得,可以计算对流换热系数并最终获得式(1)的热流密度:图7(网络版彩色)超疏水点阵微细丝上沸腾实验曲线及其与各个模型曲线的对比

图8(网络版彩色)复合模型[17,18]与超疏水点阵微细丝上沸腾实验结果的对比

依据复合换热模型,超疏水点阵铜丝上的沸腾换热计算可分为3个部分:自然对流换热、气泡带走潜热、气泡扰动换热.其中,扰动换热是总换热的主要部分.经超疏水点阵修饰的铜丝的核态沸腾换热效率较光滑铜丝提高了40%～60%.相较于光滑铜丝,超疏水点阵铜丝更多的核化点及更均匀的空间分布提高了气....

图4 超疏水点阵铜丝上的沸腾变化.(a)离散起泡(Tw=106°C);(b)局部合并(Tw=111°C);(c)跨越点阵合并(Tw=114°C)

为考察换热效率提升情况,在一个大气压下开展饱和沸腾实验.图5为带有超疏水点阵的铜丝与光滑铜丝的典型沸腾结果比较.由两者的沸腾曲线(图5(a))可以看出,带有超疏水点阵铜丝的沸腾起始要早于光滑铜丝,同时曲线整体较光滑铜丝的沸腾曲线左移,即其换热效率明显高于光滑铜丝.图5(b)给出了....

本文编号：4018015