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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
下 载: 11次
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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。

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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