水溶液中表面活性剂对沸腾传热强化作用的持久性研究
为了使沸腾传热满足工业技术及现代设备发展的需求，人们提出了各种强化沸腾传热的方法，而表面活性剂因其具有添加量少、操作简单和强化效果好等优点脱颖而出，已经被提出应用于强化沸腾传热。本文对表面活性剂（物理化学性质、强化效果及机理）开展了一系列深入探究，为强化沸腾传热提供新的思路和方法，并为表面活性剂在沸腾传热强化方法的广泛应用提供科学依据和技术支持。 文中在对表面活性剂水溶液池核沸腾传热的研究现状进行总结的基础上，选择十二烷基硫酸钠(SDS)和曲拉通X100(Triton X-100)两种表面活性剂水溶液作为实验工质，进行了蒸汽携带表面活性剂实验、SDS水溶液的水解实验和表面活性剂水溶液连续池核沸腾实验。通过比较水溶液的主要物性参数——平衡表面张力在实验过程中的变化情况，对表面活性剂水溶液在沸腾过程中内在成分的变化及其影响因素进行了分析，并就如何延长表面活性剂增强持续沸腾传热效果进行了讨论。主要结论如下:蒸汽携带表面活性剂量的大小，与表面活性剂的种类、浓度、自身特性以及溶液温度有关;常温下的SDS水溶液是稳定的，随水溶液温度的升高或者沸腾过程中，SDS分子会被水解，且生成了有助于提高SDS表面活性和改变其临界胶束浓度(CMC)的助表面活性物质，即醇类物质;表面活性剂水溶液在沸腾过程中，因加热面温度高于各自初始失重温度，使得由于液体的汽化而残留的溶质与加热面直接接触后被热降解而引起物性变化。 在对实验结果进行总结的基础上，最终提出了延长表面活性剂强化沸腾传热作用持久性的优化方案:选用导热性能好的材质作为加热面，并将其表面结构进行改善;采用密封性及绝热性好的设备，分离空间高度应该保证在0.6m以上;选用热稳定性较好的非离子表面活性剂作为强化工质;水溶液浓度应保持于其CMC值以下，并在水溶液中加入适量的助表面活性剂物质;保证满足额定热流密度情况下，热流密度应尽可能减小。
表面活性剂;强化传热;水解反应;热降解作用;沸腾传热;持久性
江苏大学
硕士
热能工程
宋新南
2014
中文
TQ423;TK124
66
2014-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）