水基碳纳米管悬浮液的淬火沸腾特性

为了研究表面粗糙度及浓度对纳米悬浮液大容器沸腾特性的耦合影响,对粗糙度为Ra0.5和Ra12.5的镀镍铜球在体积分数为0.1%和0.5%的水基碳纳米管悬浮液中的淬火过程进行了实验研究,得到了不同条件下的淬火曲线并通过集总参数模型得到了淬火过程的沸腾曲线。结果表明,悬浮液浓度与表面粗糙度的增加都能加快淬火速率并提高临界热通量。表面粗糙度的增加缩短了核态沸腾阶段的时间,而悬浮液浓度的增加则主要体现了对膜态沸腾阶段的加速作用。在二者的共同影响下,采用表面较为粗糙的淬火物体在浓度较高的纳米悬浮液中进行淬火可以显著地缩短淬火冷却时间,对工程应用具有指导意义。     

不同表面活性剂对氧化石墨烯分散性的影响

采用超声分散和吸光光度法,考察了十二烷基磺酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和吐温80三种不同表面活性剂对氧化石墨烯在水溶液中分散性的影响.结果表明:随着水溶液中表面活性剂的浓度增加,氧化石墨烯分散液的电导率也随之增加,表明添加表面活性剂能够有效提高其分散性.当溶液中SDBS浓度为1.2 mmol/L时,氧化...     

超亲水表面上滞止区水喷流沸腾的临界热通量

引言二氧化钛(TiO2)作为一种光催化剂,由于其独特的特性近年来引起了人们的重视.研究者发现,TiO2有着极其特殊的超亲水特性[1].当具有TiO2涂层的表面受到紫外线的辐射时,水在其表面的接触角会一直减小,最后接近于0°.对于水沸腾这类有气液相变现象的传热过程来说,这一特性有着重要的应用价值.利用超亲水传热表面,相变传热过程可以被大大强化.高温壁面上液体喷流和钢铁工业中应用十分广泛的一种高效方法.有关滞止区内喷流沸腾的研究,以往主要集中在对沸腾区域内非稳态换热特性的研究上,而对滞止区内喷流沸腾的稳态实验研究则很少[2～4].最…     

表面活性剂对水过冷池沸腾特性影响实验研究

以Tween20、Span20及两者复配物为表面活性剂,实验研究了其对水过冷池沸腾传热特性影响。基于实验结果与表面张力、接触角、临界胶束浓度等基础物性分析发现,单一表面活性剂对沸腾传热的影响由其添加种类、浓度及热通量共同决定。一方面,不同于饱和沸腾情形,过冷状态下Tween20能够有效降低沸腾起始点温度与壁面过热度,但其沸腾强化效果在高热通量下减弱;另一方面,Span20只在低浓度下表现出强化效果,其浓度增大将引起壁面过热度大幅攀升。此外,尽管Tween20与Span20都具有强化沸腾传热的潜力,但两者复配表面活性剂在实验研究浓度范围内均恶化了沸腾传热过程。研究结果可为传热强化复合工质过冷池沸腾传热特性分析提供基础依据,并为其配制提供指导。     

沉积时间和电流对多孔表面沸腾特性的影响

多孔表面是提高沸腾传热性能的有效表面改性技术。为探究多孔表面的制备参数对沸腾传热性能的影响,应用电化学沉积法在不同的沉积时间和电流下制备了多孔表面,并在常压下对去离子水进行了池沸腾实验。与普通表面相比,多孔表面显著提高了沸腾传热性能。最大临界热流密度(CHF)和最高传热系数(HTC)分别达到3.00 MW/m²和136 kW/(m²·K),比光滑表面分别提升了145%和156%。CHF和HTC对多孔表面的增强归因于气化核心数量增加、传热面积的增加和毛细芯吸力的增强。     

氧化石墨烯水清洗工艺研究

通过设计正交试验法确定了氧化石墨烯水清洗工艺流程的最佳工艺条件,即将由改进Hummers制备的酸性氧化石墨烯先稀释5倍,然后在转速7000 r/min下运行10 min,离心8次即可将酸性氧化石墨烯清洗至中性,总用水量与总用时达到一个平衡;并对中性氧化石墨烯进行形貌结构及电化学性能测试分析,其作为超级电容器材料有着广泛...     

边缘氧化对石墨烯水分散性能的影响

为改善石墨烯的水分散性,将石墨烯粉碎后置于高锰酸钾（KMn O4）与硫酸的混合水溶液中低温处理1～4 h,尝试通过一种较温和的氧化方式在石墨烯表面尤其是边缘位置引入含氧集团,调整表面极性;研究中,用紫外-可见光分光光度计评价边缘氧化石墨烯在水中的分散性和稳定悬浮能力,用拉曼光谱、X射线衍射仪、扫描电镜对样品进行微观结构表征。结果表明：KMnO4用量为石墨烯质量的30%、硫酸质量分数70%、冰水浴反应3.5 h时,边缘氧化石墨烯的水分散性能最佳,且氧化处理过程不会过度破坏石墨烯的片层结构,使其仍表现出石墨烯的理化特性。     

朝下沟槽结构表面池沸腾换热

核电站熔融物堆内滞留技术是一项关键的严重事故应对策略,该策略已被核电站广泛采用。为增强核电站压力容器下封头外表面的沸腾换热能力,实验研究了常压下朝下沟槽结构表面的池沸腾换热,测量了倾角5°、30°、45°、60°和90°下热通量随壁面过热度的变化,获得了相应倾角下的临界热通量（CHF）。与光表面相比,朝下沟槽结构表面的CHF可提高65%～90%。实验观察发现,在高热通量下朝下沟槽结构表面气泡运动形态存在蒸汽膜和波浪蒸汽层两种结构。分析表明,沸腾换热显著增强、临界热通量大幅提高的原因是沟槽结构大幅增加了换热面积同时还明显改善了表面的润湿性。     

组合电解质对氧化铁-水悬浮液流变特性的影响

应用LVDV-Ⅲ＋型可编程流变仪测定了组合电解质对氧化铁—水悬浮液的流变特性的影响。实验结果表明,一价、二价组合电解质在改善悬浮液流变性的同时会使悬浮体系粘度有较大降低;三价组合电解质在改善悬浮液流变性的同时不会使悬浮体系粘度有较大增加。凝聚氧化铁—水悬浮液在测定范围内表现出伪塑性流体的特征。     

Production of bulk SiC parts by electrophoretic deposition from concentrated aqueous suspension

Abstract

This paper reports on electrophoretic deposition of SiC bulk parts from highly loaded aqueous suspensions of submicron and nanosized powders. The effects of suspensions parameters (ζ-potential, conductivity, solids content) and deposition parameters (voltage, current density, time) on quality of deposits were examined. It is presented that by using well defined suspension parameters high process stability is assured. For submicron powder, relatively high density was achieved, i.e. 60% TD (±2%), while for the nanosized SiC, the highest density was 42% TD (±2%). Mixing of powders did not result in density increase. Bulk >4 cm thick deposits were proved to have homogeneous density distribution, which is one of the advantages of electrophoretic deposition (EPD) process in comparison to other ceramic shape forming processes.     

液氮过冷沸腾壁面换热特性的数值研究

应用计算流体力学(CFD)研究手段,对液氮过冷沸腾过程进行了模拟。系统分析了过冷沸腾壁面换热过程中存在的各传热模式,得到3部分热流沿管长的分布规律。计算结果表明,在过冷沸腾后期,蒸发热流成为壁面换热的主要模式。同时,就壁面热流密度的变化对3部分热流的影响进行了分析。随着壁面热流的增加,过冷沸腾出口处淬火热流和对流热流将减小,只有蒸发热流增大,且所占总热流份额绝对占优,壁面热流的增加促进了沸腾换热。     

不同压力下HFE-7100在光滑铜基表面的饱和池沸腾传热实验

池沸腾是重要的传热模式之一,广泛应用于诸多工业领域。饱和压力的变化会影响传热工质的热物性,进而引起表面核化及气泡动力学参数的改变,因此饱和压力对池沸腾传热性能具有显著影响。本文在不同饱和压力（0.07MPa、0.10MPa、0.15MPa及0.20MPa）工况下对HFE-7100工质在纳米级粗糙度光滑铜基表面的池沸腾传热及可视化实验进行了研究,针对饱和压力对池沸腾传热的影响机制进行了深入探讨,同时采用相关池沸腾传热及临界热通量预测模型对传热性能曲线进行了对比分析。光滑铜基表面的平均粗糙度为19nm,HFE-7100工质在其上的静态接触角为9.83°。可视化图像展现了沸腾孤立气泡生成、充分发展合并及核化沸腾向膜状沸腾转换的过渡状态。实验数据表明,饱和压力的提升可强化池沸腾传热能力及提升临界热通量。相较于0.07MPa低压池沸腾,0.10MPa、0.15MPa及0.20MPa条件下池沸腾的最大传热系数分别提升29%、59%及75%,传热系数的平均提升率分别为24%、50%和63%,而临界热通量分别增加27%、48%及64%。相对而言,Forster和Zuber（1955）建立的池沸腾传热预测模型及Guan等（2011）建立的临界热通量预测模型较为准确地预测了本研究操控条件下的池沸腾实验数据。     

TiO2纳米管阵列表面的池沸腾实验

以多个不同管径的TiO₂纳米管阵列表面以及不同Ti表面作为换热壁面,以去离子超纯水作为工质,进行重复池沸腾实验。在实验前后进行了样品润湿性能测试实验,测量了超纯水在样品表面上的静态接触角;在实验中,使用高速摄像机观测气泡动力学过程。实验结果表明,管径不是对池沸腾换热性能产生重要影响的唯一主要因素,管径尺度的凹坑难以形成有效的汽化核心,不利于强化换热。实验中没有观察到大量微小气泡,证实没有大量有效的汽化核心。由于TiO₂纳米管阵列表面的润湿性能较好,其能明显提高池沸腾的临界热通量（CHF）,最大增幅度可达116%。但部分样品在经历CHF后会出现脱落现象,脱落后,CHF明显降低。     

Nucleate boiling performance on nano/microstructures with different wetting surfaces

ABSTRACT: A study of nucleate boiling phenomena on nano/microstructures is a very basic and useful study with a view to the potential application of modified surfaces as heating surfaces in a number of fields. We present a detailed study of boiling experiments on fabricated nano/microstructured surfaces used as heating surfaces under atmospheric conditions, employing identical nanostructures with two different wettabilities (silicon-oxidized and Teflon-coated). Consequently, enhancements of both boiling heat transfer (BHT) and critical heat flux (CHF) are demonstrated in the nano/microstructures, independent of their wettability. However, the increment of BHT and CHF on each of the different wetting surfaces depended on the wetting characteristics of heating surfaces. The effect of water penetration in the surface structures by capillary phenomena is suggested as a plausible mechanism for the enhanced CHF on the nano/microstructures regardless of the wettability of the surfaces in atmospheric condition. This is supported by comparing bubble shapes generated in actual boiling experiments and dynamic contact angles under atmospheric conditions on Teflon-coated nano/microstructured surfaces.     

纳米微粒及其分散剂对溴化锂溶液表面张力和沸腾温度的影响

在纯溴化锂溶液中加入纳米微粒或分散剂,对比测试其与纯溴化锂溶液的表面张力和沸腾温度的数据,并从所用分散剂的分子结构和纳米微粒的尺寸及外部轮廓的角度出发,定性推测不同种类分散剂及纳米微粒对溴化锂溶液表面张力和沸腾温度的影响.试验发现,添加分散剂溶液的表面张力明显降低,其沸腾温度也相应减小;固体纳米微粒因其填充加热表面凹坑使溶液的沸腾温度有所升高.对于加入纳米微粒及其分散剂的溴化锂溶液,溶液表面张力衰减的正效应因素和纳米微粒填充凹坑的负效应因素的耦合影响将对其沸腾温度产生重要影响.     

假塑性高粘流体垂直管内流动沸腾CHF

以ＣＭＣ水溶液为介质，对高粘幂律流体进行了垂直管内流动沸腾超临界热流的研究。测定了３１组临界热流数据，建立了临界热流关联式。计算值与实验值的偏差为１７．７％。     

超临界二氧化碳辅助石墨烯沉积锡氧化物制备纳米复合材料

本文以高温膨胀还原石墨烯（EG）为原料,利用超临界二氧化碳和乙醇混合流体,通过混合流体的穿透能力强和溶解性能高的特性,将锡氧化物沉积在石墨烯表面.通过FT-IR,XRD,TEM,XPS等测试手段对锡氧化物/EG复合材料进行了表征.TEM结果表明此种方法制备的纳米复合材料中的锡氧化物均匀地分散在石墨烯的表面,其平均粒径为3.6nm,尺寸范围是0.4～7.6nm.XRD表明锡氧化物的晶体结构主要对应于SnO2的（110）,（101）与（211）晶面.XPS证实锡氧化物主要是由SnO2和SnO组成.