传热强化用表面活性剂水溶液热解敏感性试验研究

摘要

能源是人们赖以生存的首要物质基础，借助能源人们的生活质量得到了提高。但是随着人类的不断发展和人们的生活质量的不断改善，能源的消耗也在随着增加，地球上能源面临着衰竭的危险，常规的情况更加严重。节能能源以缓解愈来愈紧张的能源紧张的情况，显得越来越重要。在沸腾传热过程中，强化换热技术对提高能源转换效率具有不可取代的作用。近几十年来，在沸腾强化换热领域中表面活性剂得到了广泛应用，主要是由于其需要的量很少、操作不复杂、改善效果特别明显、产量高和品种多种多样等特点。表面活性剂强化沸腾换热的机理研究一直都没有间断，大量的文献证明大家所认同的是表面活性剂通过改变溶液的表面张力和界面润湿性，从而改善了沸腾过程中的气泡行为，增加了换热系数，实现了强化换热，提高了能源的利用效率。 为了使沸腾传热情况得到改善，并对表面活性剂强化沸腾传热的机理进行探讨，就需要研究表面活性剂发生水解和热解反应后是如何改变溶液的平衡表面张力的。平衡表面张力作为溶液的重要的一个特性参数，在本文中，就是从表面活性剂对它的影响着手，试验样品采用两种不同类型的表面活性剂溶液，十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液和TritonX-100水溶液，通过实验的方法研究了这两种常见类型的表面活性剂在酸碱条件下和在不同环境温度情况下的水解以及不同浓度的SDS水溶液在连续沸腾试验条件下表面活性剂对水的表面张力值变化的影响。并基于水解理论和热降解理论，对溶液水解以及持续沸腾过程当中的表面活性剂水溶液的平衡表面张力的改变的这一试验现象进行了解释。经过试验研究和分析主要得出以下结论:酸碱性加速了SDS水解反应导致溶液平衡表面张力降低;在试验时间内，随着水解时间的增加，或者在连续沸腾试验条件下，SDS水溶液的平衡表面张力都是先降低后增加最后保持不变，且最终的平衡表面张力值比最开始的平衡表面张力要低;温度环境对SDS发生水解的影响比酸碱性环境对其影响更大。 本文在众多研究者的科研成果基础上，从实验着手研究表面活性剂强化沸腾换热的一个重要因素:沸腾溶液的表面张力的改变，对表面活性剂强化沸腾的机理研究提供一些试验依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 表面活性剂概述

1．1．1 表面活性剂的概念

1．1．2 表面活性剂历史进程

1．1．3 表面活性剂的化学结构与性能的关系

1．1．4 表面活性剂的基本性质

1．1．5 表面活性剂的分类

1．1．6 表面活性剂的主要作用

1．2 沸腾传热

1．2．1 沸腾传热的概念

1．2．2 沸腾传热的主要特性

1．2．3 沸腾传热的分类

1．2．4 沸腾传热的机理

1．2．5 沸腾曲线

1．2．6 影响沸腾传热的主要因素

1．3 表面活性剂强化池沸腾传热

1．3．1 表面活性剂水溶液的主要物性参数

1．3．2 水溶液的表面张力的改变

1．3．3 水溶液的润湿性的变化

1．3．4 表面活性剂强化水溶液沸腾传热的主要机理

1．4 本课题的研究背景、意义以及主要研究内容

1．4．1 研究背景及意义

1．4．2 主要研究内容

第二章：试验理论与准备

2．1 表面张力仪原理与测量方法

2．2 热重分析及原理

2．3 水解原理及水解影响因素

2．3．1 水解反应的基本概念

2．3．2 影响水解反应的主要因素

2．3．3 醋水解原理

2．4 SDS水溶液

2．4．1 SDS制备药品简介

2．4．2 SDS的制备方法

2．4．3 SDS水溶液配制

2．5 池沸腾传热机理模型的选择

第三章：不同试验条件下表面活性剂水溶液的水解试验

3．1 前言

3．2 酸碱性影响表面活性剂水解反应的试验研究

3．2．1 试验样品与试验仪器

3．2．2 实验方法步骤

3．2．3 试验结果与分析

3．3 SDS在不同环境温度下的水解试验

3．3．1 试验材料与试验仪器

3．3．2 实验方法步骤

3．3．3 试验结果与分析

3．4 本章小结

第四章：SDS水溶液连续沸腾试验

4．1 前言

4．1．1 实验装置和仪器

4．1．2 实验方法

4．2 实验结果与分析

4．3 SDS水溶液连续沸腾试验与周期性沸腾试验对比

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

附录