本發明涉及的是一種沸騰實驗領域的技術,具體是一種基于內嵌環氧樹脂方塊的雙熱導率沸騰優化表面。
背景技術:
1、大量現有研究表明,改變傳熱表面的親水性、粗糙度或孔隙率等特性能夠強化沸騰換熱特征。傳統的方法包括在加熱表面上制備微結構如納米涂層、微柱陣列等等。但這些改性結構在實際應用往往難以保持。例如,涂層可能會剝落或磨損,微觀結構可能會因污垢積聚或氧化而失效。
技術實現思路
1、本發明針對現有技術步驟復雜且成本高昂、難以長期保持的不足,提出一種基于內嵌環氧樹脂方塊的雙熱導率沸騰優化表面,在網狀環氧樹脂的基礎上,在每個獨立金屬區域嵌入了環氧樹脂方塊,由此增加了冷流體從獨立銅區中心向外流動的補充路徑,強化了環氧樹脂的潤濕效果,得到了更高的沸騰傳熱系數h和臨界熱流密度(chf)。
2、本發明是通過以下技術方案實現的:
3、本發明涉及一種基于內嵌環氧樹脂方塊的雙熱導率沸騰優化表面,包括:設置于金屬表面的網格狀環氧樹脂以及位于每個封閉網格內的環氧樹脂方塊。
4、所述的網格狀環氧樹脂為縱橫交錯的條紋狀結構。
5、本發明涉及上述雙熱導率表面的制備方法,包括:
6、步驟1、利用機械加工的方式在銅塊上制造縱橫交錯的條紋和方形凹槽后,依次使用丙酮、酒精和去離子水清洗樣品,去除樣品表面殘留的雜質。
7、步驟2、將樣品浸泡在堿性溶液中在70℃下水浴加熱2分鐘以生成納米級氧化銅,用于增強銅和環氧樹脂之間的粘附力,再用去離子水清洗樣品并用烤箱干燥。
8、所述的堿性溶液,優選包含160g/l的naclo2和10g/l的naoh。
9、步驟3、將環氧樹脂涂覆在帶有凹槽的銅塊表面并在烤箱中高溫固化達到最佳粘附強度。
10、步驟4、用不同目數的砂紙,由目數從低到高進行打磨以暴露銅,最后用去離子水清洗并用烘箱干燥。
11、本發明涉及上述雙熱導率表面的應用,在大氣壓下進行,選擇去離子水作為工作流體。在實驗過程中,通過熱電偶和數據采集系統對池沸騰現象進行實時觀察和記錄,具體包括:
12、步驟a、打開預熱器將水加熱到飽和溫度并保持沸騰30分鐘,以去除不凝氣體。
13、步驟b、打開直流電源,加熱棒開始加熱樣品。當熱電偶指示的溫度在1分鐘內的溫度波動小于0.1℃時,認為該工況穩定,記錄溫度數據并增加加熱功率。重復該步驟,直到樣品達到臨界熱流密度。臨界熱流密度的標準是熱電偶指示的溫度急劇上升,不可能達到穩定。一旦達到臨界熱流密度需要立即關閉直流電源。
14、步驟c、在后續數據處理的過程中,通過溫度、加熱面積等數據計算熱流密度和沸騰換熱系數,結合可視化圖像對比各表面的沸騰強化性能。
15、技術效果
16、本發明通過在網格狀環氧樹脂包圍的每個封閉金屬網格中心設置環氧樹脂方塊,與現有技術相比,進一步優化氣泡動力學,增加冷流體從獨立銅區中心向外流動的補充路徑,強化環氧樹脂的潤濕作用。
1.一種基于內嵌環氧樹脂方塊的雙熱導率沸騰優化表面,包括:設置于金屬表面的網格狀環氧樹脂以及位于每個封閉網格內的環氧樹脂方塊;
2.一種制備權利要求1所述雙熱導率表面的方法,其特征在于,包括:
3.根據權利要求2所述的方法,其特征是,所述的堿性溶液,包含160g/l的naclo2和10g/l的naoh。
4.一種根據權利要求1所述雙熱導率表面的應用,其特征在于,在大氣壓下進行,選擇去離子水作為工作流體,通過熱電偶和數據采集系統對池沸騰現象進行實時觀察和記錄。
5.根據權利要求4所述的應用,其特征是,具體包括: