基于磁控溅射纳米表面池沸腾传热与防垢研究

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1、天津大学硕士学位论文磁控溅射纳米表面池沸腾传热与防垢研究姓名：王燕申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘明言20070101中文摘要本文在对换热表面上污垢形成的过程及目前的研究现状进行总结的基础上，采用磁控溅射仪在经过磨光、抛光、除油等一系列处理的铜板基底溅射不同厚度的Ti02，对溅射Ti02基底的表面能、接触角、薄膜厚度等进行了测量与表征。获得了薄膜厚度和表面能的关系，发现溅射Ti02降低了基底的表面能，且随着厚度的降低，表面能也随之稍有降低。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，对溅射不同厚度Ti02基底的强化传热效果和抗垢性能进行了研究。研究结果

2、表明，在蒸馏水实验中，抛光基底的传热系数比未处理基底的稍大，但是在基底上溅射不同厚度的Ti02对传热的影响没有明显的规律；在污垢实验中，溅射Ti02基底的传热系数随时间变化几乎不发生变化，而未处理基底、抛光基底的传热系数随着时间的延长而迅速下降，故溅射Ti02的基底具有防垢性能。在同样的实验条件下，溅射M酽2基底的传热系数比未处理基底、抛光基底的大：通过污垢实验发现，溅射的MgF2基底也具有抗垢性能。并对溅射纳米厚度Ti02的基底和溅射纳米厚度MgF2的基底进行了长时间污垢实验考察，结果表明前者的寿命比后者稍长。利用扫描电镜和原子力显微镜从微观角度对溅射的膜层进行了观察。关键

3、词：磁控溅射；表面能；污垢；传热系数；扫描电镜；原子力显微镜ABSTRACTInthispaper,theheattransfersurfacewastreatedbyusingmagnetronsputteringtoinvestigatetheanti-foulingcharacteristicbasedontheanalysisofthemechanicsoffoulingformation．Thesurfaceenergy,contactangleoftheTi02-sputteredsurfacesandthethinfilmthicknessweremeasure

4、dandcharacterizedtofindtherelationshipbetweenthetlliIlfilmthicknessandthesurfaceenergy．ItshowedthatsurfacefleeenergyoftheTi02一coatedcopperplateobviouslywaslowerthanthatoftheuntreatedcopperplateandthepolishedcopperplate．ItalsoshowedsurfacefreeenergyoftheTi02-coatedcopperplateslightlydiminish

5、edasthethicknessofthecoatingsreduced．Theexperimentalresearchesonheattransferandfoulingwerecarriedoutbyusingthepool-boilingdevice．Theprocessofheattransferandfoulingformationonthedifferentheatsurfaceswerestudiedwiththesystemofautomaticdataacquisition．Inthedistilledwaterexperiment，itshowedthat

6、heattransfercoefficientofthepolishedsurfaceWashigherthanthatoftheuntreatedsurface．TheruleofheattransfercoefficientoftheTi02-sputteredsurfaceswasnotassuredwhilethethicknessoftheTi02coatingschanged．Inthefoulingexperiment，whenTi02wassputteredonthepolishedsurface，itsheattransfercoefficientalmos

7、tdidnotchangewithtime．Whiletheheattransfercoefficientoftheuntreatedandpolishedsurfacedroppedquicklywithtime．Underthesameexperimentalconditions，theheattransfercoefficientoftheMgF2一sputteredsurfaceWashigherthanthatoftheuntreatedandpolishedsurface．Comparedw