金属基纳米结构的制备及其强化蒸发传热性能研究

发布时间：2017-07-02 17:16

  本文关键词：金属基纳米结构的制备及其强化蒸发传热性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液滴蒸发,作为传热的基本单元,被广泛地应用于生产工艺过程中,如空间站热控制系统、核反应堆安全、涡轮机叶片冷却、热金属铸模表面冷却、低温热泵冷却等,因而研究液滴在热表面上的蒸发行为和传热机理具有重要的科学研究和实际应用价值。液滴蒸发过程中会发生固-液之间的热量传递,然而只有当热表面的温度处于Leidenfrost温度以下时,液滴才能在接触之后维持在接触沸腾区域,从而实现热量的有效传递。材料表面的高温浸润性对Leidenfrost温度有着重要的影响,因此强化液滴蒸发的重要方法之一就是改善传热表面的高温浸润性。材料表面的高温浸润性主要受传热表面粗糙度和化学成分影响。因此本论文以此为切入点,在金属铜和铝表面分别构建具有强化蒸发传热功能的镍纳米锥和氧化铝纳米多孔结构,研究水滴在其结构表面上的高温浸润行为以及纳米结构对高温浸润行为的调控规律,并对该功能表面的传热能力进行了初步评价。该研究对于理解纳米结构与高温浸润性及蒸发传热性能之间的构效关系具有重要的意义,同时为开发新型高效传热纳米材料及器件奠定了基础。论文主要研究内容如下:(1)铜基镍纳米锥结构的制备及其强化蒸发传热性能研究:利用电沉积的方法直接在铜片表面构筑镍纳米锥结构;通过改变电沉积反应的条件实现了对镍纳米锥结构的调控;通过测试水滴在铜基镍纳米锥结构表面的Leidenfrost温度和蒸发时间,研究单个水滴在铜基镍纳米锥结构表面的高温浸润行为和铜基镍纳米锥结构表面的蒸发传热能力,得到具有最优高温浸润性和蒸发传热能力的稳定铜材;通过表面等离子体处理,改变铜基镍纳米锥表面的常温浸润性,得到具有更优高温浸润性和蒸发传热能力的铜材。(2)铝基氧化铝纳米多孔结构的制备及其强化蒸发传热性能研究:利用电化学工艺在铝箔表面构建氧化铝纳米多孔结构,通过改变电化学反应参数对氧化铝纳米多孔结构的尺寸进行调控;通过研究单个水滴在不同结构参数的铝基氧化铝纳米多孔结构表面的高温浸润和蒸发行为,系统分析了金属表面纳米结构对Leidenfrost温度的调控及蒸发传热性能的影响规律。
【关键词】：纳米结构 高温浸润 液滴蒸发 强化传热
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG178
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 液滴蒸发的基本概念及研究意义10-11
• 1.2 液滴在高温表面的蒸发行为及强化蒸发传热性能研究进展11-22
• 1.2.1 液滴在高温表面的蒸发行为研究进展11-16
• 1.2.2 微米结构对液滴高温浸润行为及蒸发传热性能的影响研究进展16-18
• 1.2.3 纳米结构对液滴高温浸润行为及蒸发传热性能的影响研究进展18-22
• 1.3 立题思想与研究内容22-24
• 第二章 铜基表面镍纳米锥结构的制备及其强化蒸发传热性能研究24-42
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-27
• 2.2.1 实验材料25
• 2.2.2 样品制备与表征方法25-27
• 2.3 结果和讨论27-40
• 2.3.1 铜基镍纳米锥结构的制备27-31
• 2.3.2 铜基表面的高温浸润性研究31-33
• 2.3.3 铜基镍纳米锥结构表面强化蒸发传热性能研究33-36
• 2.3.4 铜基表面镍纳米锥结构提高Tb和强化蒸发传热的机理解释36-38
• 2.3.5 等离子体处理对铜基镍纳米锥结构表面的高温浸润性和蒸发传热能力的影响38-40
• 2.4 本章小结40-42
• 第三章 铝基表面氧化铝纳米多孔结构的制备及其强化蒸发传热性能研究42-56
• 3.1 引言42
• 3.2 实验部分42-45
• 3.2.1 实验材料42-43
• 3.2.2 样品制备与表征方法43-45
• 3.3 结果和讨论45-54
• 3.3.1 铝基氧化铝纳米多孔结构的制备45-49
• 3.3.2 铝基表面的高温浸润性研究49-52
• 3.3.3 铝基氧化铝纳米多孔结构表面强化蒸发传热性能研究52-53
• 3.3.4 铝基氧化铝纳米多孔结构提高Tb和强化蒸发传热的机理解释53-54
• 3.4 本章小结54-56
• 第四章 结论56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-64
• 附录64

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马力;仇性启;王健;郑志伟;易志勇;阎红巧;;单液滴蒸发影响因素实验研究[J];现代化工;2013年01期

2 马力;仇性启;王健;郑志伟;阎红巧;易志勇;;高温气流中液滴蒸发特性的研究[J];石油化工;2013年03期

3 段小龙;仇性启;马力;李大树;绳以键;贺娇;;高温气流中双液滴蒸发过程实验研究[J];工业加热;2014年01期

4 蒋勇,朱宁,陈军,范维澄;喷雾过程液滴蒸发计算研究[J];火灾科学;2001年01期

5 孙凤贤;丁继贤;王银燕;;燃油液滴蒸发的一维导热模型与压力效应[J];工程热物理学报;2008年12期

6 马力;仇性启;王健;;液滴蒸发实验装置相似性设计[J];工业加热;2012年04期

7 马力;仇性启;郑志伟;崔运静;段小龙;;高温气流中液滴蒸发影响因素的数值研究[J];石油化工;2013年08期

8 本刊讯;;胶体液滴蒸发裂纹的调控机制研究取得新进展[J];科学通报;2013年26期

9 魏明锐,汪云,刘永长,文华,张煜盛;液滴蒸发一维数学模型及其在二甲醚喷雾中的应用[J];燃烧科学与技术;2005年01期

10 何博;聂万胜;庄逢辰;;偏二甲肼有机凝胶液滴蒸发燃烧模型展望[J];化学学报;2013年03期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 孙凤贤;夏新林;沈淳;;燃料液滴蒸发的数值模拟研究[A];全国计算物理学会第六届年会和学术交流会论文摘要集[C];2007年

2 张博;张现仁;;液滴蒸发过程中接触线在超疏水表面的移动[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第01分会：表面物理化学[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 赵鹏;燃油液滴蒸发过程传热传质机理的数值模拟与实验研究[D];北京交通大学;2013年

2 付耿;叠氮复合柴油液滴蒸发特性及影响机理研究[D];北京理工大学;2015年

3 胡鹏;基于乙醇柴油单液滴蒸发和湍流扩散模型的喷雾和燃烧过程研究[D];江苏大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 夏玲燕;聚合物液滴蒸发界面驱动自组装图案的研究[D];安徽理工大学;2016年

2 范亚骏;基面荷电液滴蒸发过程及变形特性的实验研究[D];江苏大学;2016年

3 孙永娟;粗糙基底上纳米液滴蒸发的研究[D];兰州大学;2016年

4 贾卓杭;红外激光加热下球形液滴蒸发特性研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

5 吴赛;限位下胶体液滴蒸发过程观察与研究[D];天津大学;2014年

6 尹菲;金属基纳米结构的制备及其强化蒸发传热性能研究[D];济南大学;2016年

7 丁继贤;单液滴蒸发的压力效应与热环境影响研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

8 苏凌宇;负压环境下燃料液滴蒸发过程的试验和理论研究[D];国防科学技术大学;2004年

9 张龙;凝胶单液滴蒸发模型的数值研究[D];天津大学;2014年

10 沈淳;球形液滴蒸发的对流传热数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2009年

  本文关键词：金属基纳米结构的制备及其强化蒸发传热性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：510808