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微纳多孔表面的制备及其沸腾传热性能的实验研究

作　者: 宋鹏飞
导　师: 李强
学　校: 南京理工大学
专　业: 工程热物理
关键词: 微纳多孔表面沸腾传热系数过热度临界热流密度快速电镀
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

表面多孔结构强化沸腾传热是一种高效的强化传热技术,能够有效提高传热性能,大幅提高能源利用效率。本文对微纳多孔表面的制备方法进行了实验研究,分析了电镀电流、电镀时间、是否加入表面活性剂等实验条件对微纳多孔表面的结构及其特征物理量的影响,证明了通过控制实验参数能够获得稳定的微纳多孔表面。以去离子水为工质,测定了不同微纳多孔表面的沸腾传热性能,分析了孔隙率等特征物理参数对微纳多孔表面沸腾传热性能的影响。通过分析对比微纳多孔表面和光滑表面的沸腾传热性能得出结论：微纳多孔表面的沸腾传热性能相对于光滑表面有显著提高,在同一热流密度下,微纳多孔表面的沸腾传热系数最高可提高到光滑表面的1.7倍,过热度最高可降低13℃左右；而在同一过热度下,沸腾传热系数最高可提高到光滑表面的3.2倍；光滑表面的临界热流密度约为178W/cm2,微纳多孔表面的临界热流密度约为292W/cm2,约为光滑表面的1.64倍,有很明显的提高。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
1 绪论  9-16
  1.1 多孔表面强化沸腾传热的研究背景及意义  9-10
  1.2 多孔表面及其强化传热机理  10-11
  1.3 多孔表面的优异性能  11-12
  1.4 多孔表面强化沸腾传热的研究现状  12-15
  1.5 本文主要研究内容  15-16
2 微纳多孔表面的制备  16-25
  2.1 快速电镀法制备微纳多孔表面的理论分析  16-17
  2.2 实验仪器与药品  17-18
  2.3 实验步骤  18-19
  2.4 电镀方式的选择  19-21
    2.4.1 电极垂直放置  19-20
    2.4.2 电极水平放置  20-21
  2.5 阴极基体的选择  21-22
  2.6 实验结果与简单分析  22-24
  2.7 本章小结  24-25
3 微纳多孔表面结构的表征  25-38
  3.1 电流大小对微纳多孔表面结构的影响  25-28
  3.2 电镀时间对微纳多孔表面结构的影响  28-31
  3.3 表面活性剂对微纳多孔表面结构的影响  31-32
  3.4 微纳多孔表面特征物理量的测定  32-37
    3.4.1 孔隙率  33-34
    3.4.2 厚度  34-35
    3.4.3 孔径  35-36
    3.4.4 实验条件对微纳多孔表面特征物理量的影响  36-37
  3.5 本章小结  37-38
4 沸腾传热实验系统的设计及误差分析  38-49
  4.1 沸腾传热实验原理  38
  4.2 沸腾传热实验系统的设计  38-43
    4.2.1 实验系统的整体设计  38-40
    4.2.2 核心部件铜柱的设计  40-41
    4.2.3 热电偶安放与外推计算法  41-43
    4.2.4 可视化窗口的设计  43
    4.2.5 防水性设计  43
    4.2.6 保温材料的选择  43
  4.3 误差分析  43-48
    4.3.1 系统误差  43-45
    4.3.2 直接测量误差  45-47
    4.3.3 间接测量误差的计算  47-48
  4.4 本章小结  48-49
5 微纳多孔表面沸腾传热性能的测试与分析  49-58
  5.1 沸腾传热实验的实验仪器和实验步骤  49-51
  5.2 沸腾传热性能的测试与分析  51-54
    5.2.1 光滑表面沸腾传热性能的测试与分析  51
    5.2.2 微纳多孔表面沸腾传热性能的测试与分析  51-54
  5.3 微纳多孔表面的特征物理量对其沸腾传热性能的影响  54-55
  5.4 临界热流密度的测试与分析  55-56
  5.5 本章小结  56-58
6 总结与展望  58-60
  6.1 全文总结  58-59
  6.2 研究展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-64

微纳多孔表面的制备及其沸腾传热性能的实验研究

内容摘要

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