电镀微孔表面对冷流动沸腾传热强化的研究

摘要

当今传热设备日趋小型化，致使如何从微小区域有效散热成为研究的热点。与单相对流换热比，相变传热，尤其是流动沸腾传热，可以很有效地从微小区域带走高热流量。目前很多的学者们热衷于表面处理来提高流动沸腾传热特性。本文中，通过两步法电镀技术来对铜表面进行处理来提高流动沸腾传热特性。
　　过冷流动沸腾换热面尺寸为20mm×20mm，并被安装于尺寸为30mm×30mm×300mm的矩形测试通道中。去离子水通过使用离心泵供入测试通道，流速能够达到330l/h到500l/h。流体温度分别控制为90℃，80℃和60℃。多孔铜表面通过使用两步电镀法在普通铜表面上制备:第一步，使用高密度电流15s;第二步涉及的电流为低密度电流，持续时间为80min。制备好的多孔表面润湿性通过使用接触角测量仪进行判断，并使用扫面电镜对表面微观结构进行观测。然后，多孔铜表面被应用于流动沸腾实验，并与普通铜表面进行对比来揭示传热效果。
　　通过与普通铜表面进行流动沸腾实验结果对比，发现各种多孔铜表面都有效提高了传热性能，而且，电镀电流密度的增加会使提高幅度相应增加，最佳效果对应的电镀电流密度为1A/cm2，超过此电流密度，传热效果的提高幅度将下降。通过对表面结构进行电镜扫描后发现，1A/cm2电镀电流对应的表面表征有明显的变化。多孔表面的临界热流密度对比于铜表面有所下降，除了最高电流密度情况。表面润湿性的降低导致了临界热流密度的下降。

目录

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摘要

ABSTRACT

TABLE OF CONTENTS

Chapter 1 INTRODUCTION

1．1 Background

1．2 Objectives

Chapter 2 LITERATURE REVIEW

2．1 Flow boiling overview

2．2 Porosity and its effect on boiling heat transfer

2．3 Preparation of porous surfaces

2．3．1 Sintering

2．3．2 Electrodeposition

Chapter 3 ELECTRODEPOSITION

3．1 Surface preparation

3．2 Test setup

3．3 Procedure

3．4 Contact angle measurements

3．5 SEM Imaging

Chapter 4 FLOW BOILING EXPERIMENTS

4．1 Test setup

4．2 Experimental Procedure

4．3 Data Analysis

4．5 Experimental Uncertainty analysis

4．6 Flow Boiling Results

Chapter 5 DISCUSSION

CONCLUSl0N

REFERENCES

APPENDIX

ACKNOWLEDGEMENT