添加剂稀溶液的流动沸腾传热模型

实验介质为水,所用的添加剂为２种不同相对分子质量的聚丙烯酰胺（简称ＰＡＭ）和表面活性剂十八烷胺（简称ＯＤＡ）,在溶液质量流率为３０．３７～１８８．３１ｋｇ／（ｍ＾２．ｓ）。此外,在热通量为１５～４７ｋＷ／ｍ＾２的条件下,研究了不同浓度的添加剂稀溶液在垂直铜管内的流动沸腾传热情况,以双机理模型为基础,建立了相应的流动沸腾传热模型。结果表明,用此模型方程计算流动沸腾传热系数,与实验值相比其误差在１５％     

疏水缔合聚丙烯酰胺的自组装行为

使用荧光光谱和动态光散射方法研究了疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)和聚丙烯酰胺(PAM)在水溶液中的结构和自组装行为.实验表明:HAPAM通过疏水作用,极易缔合形成聚集体,具有很低浓度的临界缔合浓度.动态光散射实验跟踪了HAPAM聚集体从小到大的生长过程,从溶液的微观结构上找到了HAPAM与PAM性能差异的根本原因.     

亲-疏水两层结构表面强化蒸汽冷凝传热

为了研究蒸汽在不同润湿性结构表面上的冷凝传热性能,基于协同排液思想和仿生理念,利用化学刻蚀法制备超疏水-超亲水两层结构表面：一层为超疏水表面,另一层为经双氧水氧化的烧结乳突结构表面,2层之间为空腔. 研究组合结构、过冷度和冷却水体积流量对冷凝传热的影响. 实验结果表明：亲-疏水组合结构表面的冷凝传热系数最高. 当过冷度为5.0 K时,组合结构表面的冷凝传热系数分别为光滑铜表面和单一超疏水表面的4.8、1.8倍. 冷凝形成的液滴在向乳突运动的过程中主要受到2个驱动力：接触乳突结构后受到的拉普拉斯压差作用力、乳突内部孔隙所产生的毛细吸力. 组合表面的冷凝传热系数随冷却水体积流量的增大和过冷度的增大而逐渐减小.     

硅橡胶/聚丙烯酰胺@二氧化钛超疏水材料的制备及耐久性能

针对人工合成的超疏水材料机械稳定性差以及复杂工艺性问题,通过简单的溶胶-凝胶法(sol-gel)在硅橡胶表面原位生长二氧化钛,以制备高耐磨、柔性超疏水材料。制备的超疏水橡胶接触角达到156.8°,可以在1 kPa压力下承受100次磨损循环后仍保持其超疏水性。此外,在硅橡胶中添加聚丙烯酰胺(PAM)吸水树脂,利用吸水树脂与TiO_2的强相互作用,在橡胶表面构筑TiO_2-PAM的微纳米粗糙结构,可以使硅橡胶超疏水表面的磨损寿命提升到200次循环。     

超亲水表面在淬火冷却过程中的沸腾传热特性

为了研究超亲水表面对于沸腾传热的强化效果,将氧化硅纳米颗粒沉积在不锈钢球表面上制备一种静态接触角接近于0°的超亲水表面,利用瞬态淬火的方法研究该表面在淬火冷却过程中的沸腾传热特性.实验结果表明,超亲水表面有效提高了淬火速率,冷却时间较原始表面缩短了56.5%.该表面显著提高了临界热流密度及其所对应的表面过热度,较之原始表面分别提高了72.8%和23.3%.超亲水表面润湿性能的改善和汽化核心数的增加对过渡沸腾阶段的传热机理产生了重要影响,可以显著地观察到过渡-膜态沸腾和过渡-核态沸腾2个不同的阶段.     

双层复合表面材料管传热过程的研究

分别从蒸馏水、NaOH 溶液为实验介质,研究了光滑管、复合材料管表面上的相变沸腾传热过程。认为采用热喷涂—化学法处理的复合表面材料管,可以增大相变传热系数,以达到强化沸腾传热的目的。     

基于Fluent的液体进料DMFC阳极两相流数值分析

生成物CO₂能否及时排除流道和甲醇溶液能否更有效的传输到扩散层对液体进料的直接甲醇燃料电池性能有着重要影响。Volume of Fluid（VOF）可以用来研究平行流道孔逸出CO₂气体的演变,包括气泡的生长、变形、脱离及运动规律。通过建立流道的三维模型,研究了湿润性对流道中气泡演变的影响。通过软件FLUENT进行模拟,模拟分析了亲水性（35^o）、中性（90^o）、弱疏水性（115^o）、强疏水性（125^o）情况的扩散层壁面,结果表明：气泡是由两相流的压力差和表面张力共同作用形成的,弱疏水性的扩散层表面有利于气泡脱离及气泡聚合的过程。弱疏水性的扩散层表面相对于亲水性的壁面,气泡排出的更稳定;弱疏水性的扩散层表面相对于强疏水性壁面,气泡脱离体积更小,脱离的时间更短。     

用强化屏改善低肋管沸腾传热性能的实验研究

本文针对低肋管沸腾传热的特点,提出加强化屏改善低肋管池沸腾传热性能的方法。对低肋管加强化屏的池沸腾传热进行了实验。实验结果表明,采用强化屏可使低肋管沸腾传热系数提高几倍乃至十倍。强化效果与强化屏的开口度,加热负荷及工质热物性有关。     

添加剂对流动沸腾压降的影响

研究了添加剂对垂直铜管内流动沸腾压降的影响，实验介质为水，所用添加剂为分子量２５６万的聚丙烯酰胺胶乳（ＰＡＭ）及十八烷胺，测定了添加剂溶液流动沸腾两相流压降，并且用Ｍａｒｔｉｎｅｌｌｉ分离流模型回归不同添加剂浓度下的液相摩擦因子ｆ１与液相雷诺数Ｒｅｌ间的函数关系，根据回归的模型方程计算两相流压降，与实验值比较其相对误差为１５％左右，研究结果表明，在一定热通量和一定浓度范围内，加入少量添加剂ＰＡＭ可     

铸膜液中加入PAM/SDBS对聚砜超滤膜形貌和性能的影响

将十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和聚丙烯酰胺(PAM)作为添加剂,分别加入到聚砜铸膜液中,通过湿法纺丝技术得到改性中空纤维超滤膜,并对其表面形貌和膜性能进行分析.结果表明:两种添加剂都能使膜内部产生并列指状孔结构;加入PAM和SDBS后膜的亲水性和纯水通量均得到提高,且PAM提高的更明显;改性膜对牛血清蛋白和PEG的截留率都超过90%.     

添加剂对乙二醇水溶液沸腾传热的研究

选择乙二醇-水、乙二醇-乙醇-水为工质，研究了加入不同种类和浓度添加剂(表面活性剂)后，上述混合物池式沸腾传热特性.试验结果表明：某些表面活性剂能明显强化乙二醇-水、乙二醇-乙醇-水溶液池式沸腾传热，其最佳添加浓度为(5.2～6.9)×10^-4 mol/L.同时对添加剂能强化乙二醇-水、乙二醇-乙醇-水溶液沸腾传热机理进行了探讨.强调表面活性物质主要通过降低溶液表面张力，降低固液界面的润湿性，增加固液接触面，增加汽化核心数等来强化上述混合物的沸腾传热.     

Pool boiling on the superhydrophilic surface with TiO<Subscript>2</Subscript> nanotube arrays

Surface with TiO₂ nanotube arrays (TNTAs) is superhydrophilic and of great specific area. This paper investigates the pool boiling characteristics at the thermal interface with TNTAs. The results show that the TNTAs interface can enhance the pool boiling heat transfer compared to the pure Ti metal plate. The bubbles formed at the initial nucleation state are very small and released in higher frequency. The pool boiling heat transfer enhancement at the TNTAs interface may be attributed to the high density of nucleate site, high intrinsic heating area of nanotubes layer, superhydrophilicity and the vertically oriented nanotube structure. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50846069)     

管外及窄环隙流道池沸腾换热对比实验分析

在常压下以水为工质，对管外及窄环隙流道池沸腾换热进行了实验与观察，研究热负荷和加热面方位对核态沸腾换热性能的影响．结果发现：竖直加热面位置对沸腾换热有显著影响，其中对于管外沸腾主要在低负荷区产生影响，而对于环隙流道则在达到临界热负荷之前一直有明显的影响，倾斜使光管沸腾换热减弱，但对环隙流道没有显著的影响．不同的数据处理方法有时会使实验结果产生差异.     

光管管束的沸腾传热实验研究

本文实验研究了管束间距、管排数、管束排列方式、热负荷大小和沸腾工质物性等因素对光管管束池沸腾传热的影响规律。实验包括有二排管束、三排管束、七管束、十三管束等,管束相对间距在0.9～3.3之间。实验结果表明,对于旺盛核池沸腾区域,管束中管间距的影响甚微,沸腾曲线基本上与光管时吻合;对于自然对流向核沸腾转折区域,管束各管间的影响较大,明显地使传热强化,一般可提高10～100％。     

喷涂多孔表面沸腾传热实验研究

对喷涂多孔表面沸腾传热进行了实验研究,喷涂多孔表面有三种厚度,采用蒸馏水、乙醇和R—113作实验工质,实验在当地大气压下进行．实验结果表明：喷涂多孔表面上产生沸腾的起始过热度低,传热系数比光滑表面高2—5倍．喷涂多孔表面沸腾临界热流也比光表面高,可以在比较宽的热流范围内强化沸腾换热．实验还表明：喷涂多孔表面也具有沸腾滞后现象,但是,滞后过热度较小．喷涂技术不仅具有设备简单、操作方便、费用低等优点,还具有能够适应不同基体表面形状的特殊优点．因此,喷涂表面是热管技术和蒸发器强化沸腾传热的一种有效方法．     

混合物沸腾传热研究

对乙二醇－水、乙醇－水、丙醇－乙醇几种二元混合物进行了池式沸腾传热实验,实验结果表明：这些二元混合物池式沸腾传热膜系数较其纯组分的低。并在此基础上对二元混合物沸腾传热机理进行了探讨。     

金属丝缠绕光管强化泡核沸腾的实验研究

实验表明,螺旋金属丝緾绕的水平光管能显著强化以氟里昂R-113、R-11和酒精为工质的池沸腾传热,在氟里昂一类的池沸腾传热过程中无“温度过头”,优于GAWA-T管,基于无因次分析,建立一个关联式并把实验数据在25％以内的误差关联起来。     

微圆柱阵微通道内沸腾换热及气泡运动特性研究

基于流体体积(VOF)模型对恒定热流密度下的微圆柱阵通道内的流动沸腾换热特性展开数值研究,并利用几何重构法捕捉气液两相界面迁移变化,研究了流道内流速的分布和微圆柱高度对气泡分布、沸腾换热性能及沸腾不稳定性的影响。结果表明:微圆柱的存在增加了气泡核化点密度;气泡运动增加了工质与加热壁面接触的可能性;微圆柱高度较低时,易发生气塞现象,加热面散热不均导致局部异常过热,换热性能下降;微圆柱阵通过阻碍气泡反向流动来降低沸腾不稳定性,但微圆柱高度过高会造成换热系统振荡,影响传热可靠性。     

Enhancement of flow boiling heat transfer with surfactant

The surfactant additive octadecylamine (ODA) was used to enhance the flow boiling heat transfer of water in vertical copper tube, and the effects of the aqueous solution properties, mass fraction of ODA, mass flux and heat flux etc. on flow boiling heat transfer were investigated. In order to analyze the mechanism of enhancement on boiling heat transfer with ODA, the copper surface was detected by XPS, and the diagram of binding energy was obtained. The results show that ODA can be adsorbed on the surface of the copper wall, and affects the properties of the heating surfaces and enhances the flow boiling heat transfer of water. Only in low heat flux and in a suitable range of concentration, can ODA aqueous solution enhance flow boiling heat transfer, and the suitable mass fraction of ODA is in the range of 1 × 10⁻⁵ −5 × 10⁻⁵. In addition, compared with water, ODA aqueous solution does not increase the flow drag under the same experimental conditions. Foundation item: The Natural Science Foundation of Tianjin(No. 94220) Biography of the first author: QIU Yun-ren, doctoral student, born in Dec. 1966, majoring in heat and mass transfer in chemical engineering.     

Pool boiling on the superhydrophilic surface with TiO_2 nanotube arrays

Surface with TiO2 nanotube arrays(TNTAs)is superhydrophilic and of great specific area.This paper investigates the pool boiling characteristics at the thermal interface with TNTAs.The results show that the TNTAs interface can enhance the pool boiling heat transfer compared to the pure Ti metal plate.The bubbles formed at the initial nucleation state are very small and released in higher frequency.The pool boiling heat transfer enhancement at the TNTAs interface may be attributed to the high density of nucle...