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降低换热表面自由能的镀层制备和阻垢特性研究
作 者: 王跃峰
导 师: 夏翔鸣;侯峰
学 校: 华东理工大学
专 业: 化工过程机械
关键词: 化学镀 表面自由能 池沸腾 污垢热阻 阻垢
分类号: TK172
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
污垢是换热器设计和运行中经常遇到的问题,低表面自由能的换热面可以有效抑制污垢的产生。本文在紫铜基体上制备了Ni-P和Ni-W-P镀层,X射线衍射结果表明两种镀层均为非晶态。研究了铜试样、Ni-P镀层和Ni-W-P镀层的表面自由能,三种材料表面的自由能分别为52.4 mN/m、35.5 mN/m和23.4 mN/m,化学镀层的表面自由能显著降低。在CaSO4溶液中进行了污垢沉积实验和池沸腾阻垢实验,结果表明,与铜表面相比两种低表面自由能镀层上的污垢沉积速度分别降低了46%和54%,镀层表面的污垢热阻的渐近值显著降低,说明化学镀层由于表面能低,有较好的阻垢性能。用高速摄影仪观察了沸腾表面的气泡行为,由于传热方式的差别,在加热面上形成了两种不同结构的硫酸钙污垢形貌,铜表面为针状垢,而镀层表面是粒状垢。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-7 目录 7-9 第1章 绪论 9-21 1.1 选题背景 9-10 1.2 污垢的研究概述 10-13 1.2.1 污垢研究历史 10 1.2.2 污垢的分类 10-11 1.2.3 污垢形成的过程 11-12 1.2.4 污垢曲线 12 1.2.5 污垢研究方法 12-13 1.3 阻垢技术研究现状 13-20 1.3.1 化学法 13 1.3.2 物理法 13-14 1.3.3 强化管 14-15 1.3.4 表面工程阻垢技术 15-20 1.3.5 表面工程阻垢技术存在的问题 20 1.4 本文主要研究内容 20-21 第2章 降低换热表面自由能的镀层制备及表征 21-29 2.1 引言 21 2.2 化学镀层的制备及表征 21-25 2.2.1 实验基体材料和预处理 21 2.2.2 化学镀镀液组成和工艺条件 21-22 2.2.3 化学镀层的形貌成分结构分析 22-25 2.3 化学镀层的表面自由能测定 25-28 2.3.1 接触角测量 25-27 2.3.2 表面自由能计算 27-28 2.4 小结 28-29 第3章 表面自由能影响换热元件阻垢特性的实验研究 29-59 3.1 引言 29 3.2 污垢沉积实验 29-31 3.2.1 实验方法 29 3.2.2 实验结果 29-31 3.2.3 不同自由能换热表面污垢沉积机理分析 31 3.3 池沸腾传热阻垢实验 31-58 3.3.1 实验装置和方法 31-36 3.3.2 不同自由能换热表面的阻垢特性研究 36-47 3.3.3 污垢热阻拟合结果分析 47-52 3.3.4 污垢形貌分析 52-55 3.3.5 池沸腾结垢过程机理分析 55-58 3.4 小结 58-59 第4章 不同自由能对传热表面池沸腾气泡行为的响 59-63 4.1 引言 59 4.2 实验方法 59 4.3 清洁传热表面沸腾气泡的行为 59-60 4.4 结垢后传热表面沸腾气泡的行为 60-62 4.5 小结 62-63 第5章 结论与展望 63-65 5.1 结论 63 5.2 展望 63-65 参考文献 65-70 致谢 70-71 在读期间发表的论文 71
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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 工业用热工设备 > 换热设备
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