纳米tio,2传热表面的液相沉积法制备及其池沸腾防垢研究

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1、天津大学硕士学位论文纳米TiO<,2>传热表面的液相沉积法制备及其池沸腾防垢研究姓名：王琳琳申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘明言20070601摘要目前，换热设备在运行中都存在污垢的问题。采用传统的机械除垢或化学荆清除污垢，酱遍存在着成本高和三次污染翡问题。嚣此，迫切需要开发一种方便可行的防除污垢的方法。文献研究表明，通过表面处理技术对换热表面进行处理，降低传熟表面的表瑟能，能够减少污垢的形成。鉴于液相沉积法(LPD法)在产业化方面存在的潜力，本文开展了液相沉积。法制备Ti02薄膜的研究。实验中系统地讨论T[TiF6]2’的浓度、反应物中(NI-h)2TiF6和H3803的摩尔比、

2、沉积时闻、反应温度以及基底表面情况对沉积薄膜的影响。在紫铜基底上用液相沉积法得到纳米Ti02薄膜，并对所获得的纳米薄膜表面的表面能、接触惫、薄膜厚度进行了测量和表征。得到了薄膜厚度和表瑟能的关系。结果表明当薄膜厚度小于100纳米时，表面能降低至45mJ．m-2左右。在池沸腾装置中，应用自行开发的数据微机自动测试采集系统，对沉积不周厚度的纳米Ti02薄膜基底的强化传热效果和抗垢性能进行了研究。研究结果表明，在蒸馏水实验中，沉积纳米薄膜的基底的传热效果明显好于未处理基底，同未处理基底相比，沉积厚度力46。7rim薄膜的基底翡池沸腾传热系数提高至130％，厚度为76．8rim的薄膜基底提高至150％

3、，厚度为108rim的薄膜基底提高至113％；在污垢实验中，未处理基底和抛光基底的结垢诱学期很短，分别为400rain翻700rain，同未处理基底相比，沉积厚度为46．7nm的薄膜基底的结垢时间延长了lO倍，沉积厚度为76。8rim的薄膜基底的结垢时间延长了9倍，故沉积纳米Ti02薄膜的基底具有一定的防垢性能。关键词：表面处理；表瑟能；液相沉积：池沸腾；传燕系数；污垢ABSTRACTTherearemanyfoulingproblemsinheatexchangeequipmentsthatusewaterasthecarrierinindustry。Expensivecostandpoll

4、utionexistinthetraditionalwayoffoulingremovalbymachineorchemiccleanout．Someresearchersfoundthattreatingtheheattransfersurfacewi也surfacetreatmenttechnologyCanreducethesurfaceenergyandwillreducetheformationofthefoulingontheheattransfersurface。Becauseofthepotentialofthemethodofliquidphasedeposition(LPD

5、)inindustrialization，studyofpreparationofTi02filmbyLPDwascarriedoutinthispaper．Systemicstudyoneffectof【TiF6]卜concentration，[TiF6]。"／I-13803molarratio，depositiontimeandthesurfaceconditionofthesubstrateonthedepositedthinfilmsismade．Thesurfaceenergy,contactangleand也infilmthicknessofthetreatedheatsurfac

6、eweremeasuredandcharacterizedtofindtherelationshipbetweenthethinfilmthicknessandthesurfaceenergy．Itisshowedthatsurfaceenergyofthe毯02一coatedcopperplateobviouslyWaSlowerthanthatoftheuntreatedcopperplateandthepolishedcopperplate．Theresultshowedthatthesurfaceenergyalmostcouldbereducedto45mJ·m'：whentheth

7、icknessoftheTi02thinfilmsislessthan100nm．Theinvestigationsofheattransferandfoulingformationonthedifferentheatsurfaceswerestudiedbypoolboilingdevicewi也thesystemofautomaticdataacquisition．Inthedistilled