过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (3): 273-282.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224233
石尔*, 叶双瑞, 王友兰, 彭启, 赵斌, 姜昌伟
Er SHI*, Shuangrui YE, Youlan WANG, Qi PENG, Bin ZHAO, Changwei JIANG
摘要: 为了提高能源系统的效率,采用电化学沉积方法在铜基底上构筑梯度结构多孔表面以强化沸腾传热,通过恒电流单步沉积法和恒电流恒电压两步沉积法制备了蜂窝状多孔和层级轴向蜂窝状梯度多孔两种结构,以HFE-7100为工质进行饱和池沸腾传热实验,研究多孔表面梯度孔径层级变化对沸腾传热性能的影响。结果表明,沉积总时长60 s,提升第二步沉积电压为3 V的层级梯度多孔表面强化传热效果最为显著,沸腾起始点的壁面过热度为9.5 K,相较光滑表面(16.8 K)下降了43.00%;临界热流密度和传热系数分别高达522.02 kW/m2和22.76 kW/(m2?K),相较光滑表面,其临界热流密度和传热系数的强化比分别为193.40%和261.01%。层级多孔表面具有内部孔穴和枝晶凸起两类汽化核心,微孔及枝晶内部的微米孔穴具备丰富的孔径范围,在增加表面汽化核心密度和有效传热面积的同时,降低核化能垒;轴向孔径梯度变化加速气泡演化,梯度多孔结构和枝晶提供的毛细芯吸力使工质从水平和垂直方向回流至核化区域,提升了层级梯度多孔表面的沸腾传热系数和临界热流密度。