铜基超疏水表面改性强化冷凝传热

目的提高超疏水铜管的传热系数,产生并长久维持珠状凝结,在冷凝过程中实现从膜状冷凝到珠状冷凝的转变。方法首先以硬脂酸铜和环氧树脂为原料,设计并制备超疏水材料,通过静电喷涂法在铜基换热器表面制备超疏水涂层,通过喷枪将配制好的硬脂酸铜悬浮液加压,将所制备的硬脂酸铜悬浮液通过喷枪的作用分散为微米级以及纳米级的小颗粒,然后将这些小颗粒叠加涂覆到铜基底上,最终会形成具有微纳米级复合阶层粗糙结构的均匀涂层。在此基础上,搭建冷凝传热试验系统,探究水蒸气在超疏水表面冷凝传热性能。结果试验发现,在静电压90k V的条件下,所制备的超疏水材料和热固性粉末比例为1∶5时性能最好,接触角达到154.3°,涂层机械稳定性最佳。经喷涂处理后的换热器在高温水蒸气气流下仍保持超疏水性,且在冷凝传热试验中,超疏水铜基换热器放热量以及传热系数大大增加,放热量比常规盘管提高23.6%,而传热系数也比常规盘管提高38%。结论通过静电喷涂法可制备出超疏水材料,且其机械稳定性较好。超疏水膜层能够有效实现液滴跳跃和自去除,在高温气流中保持超疏水性。在稳定的蒸汽流下,超疏水换热器的放热量以及传热系数比常规换热器有了较大提高。