乳突状多尺度结构表面的池沸腾传热特性1

为解决相变传热过程对空间尺度的矛盾性需求,通过粉末烧结和表面处理的方法制备了乳突状多尺度结构表面,研究了多尺度结构、颗粒直径和润湿性等因素对池沸腾传热特性的影响。实验结果表明,乳突状多尺度结构可有效分离气液流动路径,强化传热,临界热流密度可提高至光表面的2.2倍,且发现其传热性能随颗粒直径的增加而提高。经H_2O_2氧化处理后,加热表面的润湿性得以改善,并构成纳-微-毫3尺度结构,其中纳米级尺度结构用于拓展相变面积,微米级尺度孔隙用于液体吸入,毫米级尺度孔隙用于蒸汽溢出,3种尺度分工合作,将不同的相变过程合理地分配到与之相适应的尺度空间内,使多尺度表面的传热性能得到进一步提高。     

纳米修饰吸液芯超薄平板热管的传热特性

研制了一种总厚度为1.30 mm的新型超薄平板热管（UTFHP）,其内部吸液芯是多孔介质底层（PL）和多孔介质丝（PW）组成的多尺度复合结构。经过化学改性处理,吸液芯表面生成纳米结构,具有超亲水特性。对热管的热性能进行实验研究,分析纳米结构、充液比以及角度对热性能的影响。结果表明,充液比为25%时,与未改性的热管相比,改性热管的临界热通量（CHF）提高了255%、总热阻最大可降低43.2%;纳米结构降低了冷凝段热阻,但在小功率时增大了蒸发段热阻。在高充液比时,纳米结构抑制热管的传热性能。角度对热管的热性能影响较大,当蒸发段位于冷凝段的正下方时,热管的热性能最佳。未改性和改性的热管都具有良好的传热特性,最高功率分别为83.7和44.3 W。     

小型平板式环路热管的反重力运行特性

为满足电子设备高效冷却的需要,本文从提高毛细压力、降低流动阻力、强化蒸发器壁面传热能力以及降低热泄漏方面入手,设计了一种具有新型蒸发器结构的平板环路热管。利用集成蒸气通道的一体式双孔毛细芯替代传统的机械加工微槽道,并在反重力条件下对其传热性能进行实验研究。结果表明:该环路热管具有良好的反重力运行性能,能够在20 W热负荷下实现快速、低温启动,且无温度波动现象;在200 W热负荷下,能够维持蒸发器最高温度在80℃以下,环路热管的热阻仅为0.15 K/W。由于新型蒸发器结构缩短了热传递路径,降低了蒸发/沸腾的强化以及热泄漏,与传统结构的环路热管对比,能够有效提升环路热管的反重力运行能力。     

多尺度复合毛细芯环路热管的传热特性

为解决环路热管在蒸发腔不同区域对于毛细芯孔径尺度和热导率的不同需求, 制备了一种多尺度复合毛细芯环路热管, 并在不同加热功率、放置角度和冷却方式下对环路热管进行了热性能测试。实验发现该环路热管具有较好的传热性能, 在200 W加热功率下, 蒸发腔壁面中心温度T_c最低仅为64℃。与风冷方式相比, 冰冷方式可以显著强化环路热管的传热性能, 降低T_c和热阻。热阻最低为0.19 K·W^-1。同时冰冷方式也有利于改善均温性。当加热功率不同时, 放置角度对环路热管温度及热阻的影响有所不同。另外, 多尺度复合毛细芯的应用有效地降低了热泄漏。随着加热功率的增加, 放置角度不同的LHP的热泄漏变化趋势不同。     

低温溶剂热法合成圆饼状球霰石碳酸钙

以醋酸钙和尿素为原料,乙醇-水为溶剂,添加羟基乙叉二膦酸(HEDP),采用低温溶剂热法制备出由纳米粒子团聚而成的圆饼状球霰石型碳酸钙,利用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)分别对产品的结构、形貌进行表征.初步探讨了圆饼状球霰石型碳酸钙的形成机理,研究了HEDP的浓度、反应时间对产物的影响.结果表明,HEDP的浓度对碳酸钙的结构、形貌起着至关重要的作用,适量的HEDP可以抑制产物球霰石相向文石相的转化,稳定存在的球霰石型纳米颗粒团聚生长形成圆饼状球霰石型碳酸钙;未添加以及加入过量的羟基乙叉二膦酸时得到由纳米棒组装而成的捆束状文石相结构.     

排液乳突与条纹相结合表面强化蒸汽冷凝传热

为了强化蒸汽冷凝传热,基于协同排液思想,设计并制备一种乳突+条纹双层结构表面：一层为超亲水乳突表面,另一层为亲水-超疏水条纹表面。在纯蒸汽环境中进行了冷凝传热试验,结果表明,条纹表面对冷凝传热过程具有一定的强化能力,当过冷度为7.0 K时,条纹表面的冷凝传热系数为光滑铜表面的1.39倍。而增加排液乳突可获得更好的冷凝传热性能,相同工况下,冷凝传热系数可提高到光滑铜表面的2.14倍。利用高速摄影仪对不同表面上冷凝液滴的形成和运动过程进行了可视化研究,并进行了受力分析,研究发现,条纹表面和乳突表面均对液滴具有一定的驱动作用,在乳突+条纹表面的综合驱动作用下,超疏水区的冷凝液滴迅速脱离,极大地降低了冷凝热阻,强化了冷凝传热。     

pH和SDBS对快速混匀法制备纳米碳酸钙的影响

以CaCl_2、Na_2CO_3为原料,采用快速混匀法,研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和Na_2CO_3溶液的pH对纳米碳酸钙的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对产物的形貌和晶型做了分析和表征。研究发现,SDBS不仅改变了碳酸钙的形貌,还对产品的晶体结构有所调控。借助SDBS软模板和稳定分散的作用,合成得到了具有新颖形貌的扇形和片状碳酸钙,同时SDBS更有利于亚稳晶型球霰石的形成。Na_2CO_3溶液的pH对碳酸钙的形貌也起着调控作用,高pH条件下利于片状碳酸钙的生成。     

颗粒形貌及表面润湿性对毛细芯及环路热管性能的影响

利用粒径63.5μm的球形铜粉和66.0μm的枝状铜粉烧结了两种不同结构的环路热管(Loop heat pipe,LHP)毛细芯,并采用H2O2化学氧化方法对毛细芯进行了润湿性改进处理,试验分析了颗粒形貌和润湿性对毛细芯的吸液性能以及LHP换热性能的影响规律。结果表明,与球形颗粒毛细芯相比,工质在枝状颗粒毛细芯内具有较快的爬升速率。对于改性前的亲水毛细芯,蒸馏水在枝状颗粒毛细芯内爬升18.0cm所用时间降低了约85.0s,且枝状颗粒毛细芯的总吸液质量较大,为球形颗粒毛细芯吸液量的2.0倍。毛细芯经H2O2氧化后表层生长出纳米级的片状结构,增强了毛细芯的亲水性,吸液性能得以提高。热性能试验结果显示,与球形颗粒毛细芯LHP相比,枝状颗粒毛细芯LHP的运行温度较低。在加热功率为280W时,运行温度降低了7.6℃。     

镧掺杂磷酸铋光催化降解亚甲基蓝的动力学研究

以镧掺杂磷酸铋为光催化剂、亚甲基蓝为降解对象,研究多种因素对光催化降解的影响并建立动力学模型。模型的主要参数有亚甲基蓝初始浓度、紫外光照强度、La~(3+)-Bi PO_4投加量。当亚甲基蓝初始浓度较低时,La~(3+)-Bi PO_4对其光催化降解的反应较好地符合表观一级反应动力学特征。表观反应速率常数k'=0.025 4c_0~(-1.796 7)I~(1.148 8)M~(0.656 3),该模型计算值与实验值吻合较好,可用于预测紫外光催化降解低浓度亚甲基蓝的规律。     

并行多通道大功率LED回路热管散热器

为解决大功率LED散热问题,构造了一种一体化并 行多通道大功率LED回路热管散热器。利用水作为工质,在不同加热功率、不同倾斜角以及 不同充液比条件下对该新结构热管散热器的热性 能进行了研究。结果表明,这种新结构热管散热器不仅能使散热器上下底板处于均温状态, 而且当芯片加 热功率达到200W时,芯片加热面中心最高温度不超过71.8℃;倾斜角度对热管换热性能影响不大;在一 定加热功率范围内,新结构热管散热器的热阻随加热功率的增大而减小,当芯片加热功率达 到240W时, 热阻最小,最小可达0.19K/W。构造的一体化并行多通道大功率LED 回路热管散热器具有很好的传热性能,并提高了承载高热流密度的能力。