此外，PQAI溶液的汽泡密度顯著增加，并且在較高的熱流密度下，汽泡在上升過程中被迫聚結(jié)。因此，當(dāng)熱流密度為10—60W/cm2時(shí)，PQAI水溶液的沸騰傳熱系數(shù)提高5%一37%。2.3表面活性劑水溶液脈動(dòng)熱管實(shí)驗(yàn)研究了PQAI水溶液和去離子水對(duì)經(jīng)表面改性脈動(dòng)熱管傳熱性能的影響。脈動(dòng)熱管的傾角為90。

研究了充灌量對(duì)脈動(dòng)熱管運(yùn)行穩(wěn)定性和熱性能的影響，結(jié)果表明50%為最佳充灌率。因此，本文采用了50%的充灌率。圖6顯示了不同加熱功率下采用去離子水或PQAI水溶液脈動(dòng)熱管的溫度波動(dòng)曲線。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著輸人功率的增加，脈動(dòng)熱管的溫度波動(dòng)頻率大大提高。這可能是因?yàn)檎舭l(fā)段的沸騰傳熱在較高的加熱功率下變得劇烈，將導(dǎo)致蒸發(fā)段和冷凝段之間有較大的壓差。

圖6脈動(dòng)熱管溫度波動(dòng)曲線

因此，在脈動(dòng)熱管中工質(zhì)的振蕩速度更快。如圖6所示，純水脈動(dòng)熱管顯示出較大幅度和不穩(wěn)定波動(dòng)現(xiàn)象，溫度測試曲線出現(xiàn)較大波動(dòng)，個(gè)別通道甚至出現(xiàn)干凋現(xiàn)象。然而，PQAI水溶液脈動(dòng)熱管比水脈動(dòng)熱管具有更小的振幅和更高的溫度波動(dòng)穩(wěn)定性。如上所述，PQAI溶液具有比水更好的沸騰傳熱特性，使得蒸發(fā)段具有更有效的傳熱并產(chǎn)生更高的振蕩壓差。此外，當(dāng)汽塞在脈動(dòng)熱管中脈動(dòng)時(shí)，前進(jìn)接觸角ady和后退接觸角Qrec分別出現(xiàn)在汽塞的頭部和端部。ad和re之間的差異產(chǎn)生了毛細(xì)管阻力，為F，=nrdot(cos Orec-cos Qadv)式中:F。為阻力，N;n為量綱一常數(shù);d為毛細(xì)管內(nèi)徑，m;QL為靜態(tài)表面張力，mN/m?？梢杂^察到毛細(xì)管阻力與表面張力成正比。

因此，表面張力較低的表面活性劑溶液在溶液中的毛細(xì)阻力較小，從而增強(qiáng)了溶液中的振蕩運(yùn)動(dòng)。圖7顯示了加人去離子水和PQAI水溶液脈動(dòng)熱管的熱阻。觀察到去離子水和PQAI溶液脈動(dòng)熱管的熱阻都隨著加熱功率的增加而減小。這意味著隨著加熱功率的增加，脈動(dòng)熱管中會(huì)有更劇烈的振蕩運(yùn)動(dòng)。此外，可以看出，在整個(gè)加熱功率下，PQAI脈動(dòng)熱管的熱阻低于去離子水的熱阻。在管道中，液塞和汽塞間隔排列。隨著蒸發(fā)段和冷凝段的壓差增大，工作流體發(fā)生振蕩運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)傳熱。因此，振蕩運(yùn)動(dòng)對(duì)脈動(dòng)熱管的傳熱特性有很大的影響。研究表明熱量從蒸發(fā)段傳遞到冷凝段，主要是通過液塞在脈動(dòng)熱管中的振蕩運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。

如圖6所示，通過添加PQAI表面活性劑，脈動(dòng)熱管的振蕩運(yùn)動(dòng)具有較小的振幅和較高的穩(wěn)定性。因此，這種更強(qiáng)的溫度波動(dòng)導(dǎo)致了脈動(dòng)熱管更好的傳熱性能。此外，如上所述，通過添加少量表面活性劑可以增強(qiáng)沸騰傳熱。基于PQAI水溶液在脈動(dòng)熱管蒸發(fā)段沸騰·17.傳熱更好，帶走的熱量也更多。

結(jié)果表明在100W的加熱功率下，PQAI脈動(dòng)熱管的熱阻比純水脈動(dòng)熱管降低了20.8%。綜上所述，以PQAI水溶液作為工質(zhì)并經(jīng)氧乙炔正火處理的脈動(dòng)熱管表現(xiàn)出較好的傳熱性能。

3結(jié)論

1)經(jīng)氧乙炔正火處理的銅管內(nèi)壁明顯粗糙，大部分壁面被黑色晶體和溝谷紋覆蓋，與純水接觸角(2)為27°，比未經(jīng)處理表面降低了69%，表明其表面潤濕性顯著提高。

2)去離子水中加入少量含氟表面活性劑可以顯著降低表面張力。PQAI水溶液的臨界膠束質(zhì)量濃度約為0.04kg/m2，其表面張力比去離子水降低了77.7%。動(dòng)態(tài)表面張力結(jié)果顯示，隨著濃度的增加，表面張力的下降速度明顯加快，達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間也縮短。當(dāng)溶液質(zhì)量濃度增加到臨界膠束質(zhì)量濃度時(shí)，動(dòng)態(tài)表面張力的下降速率變化不大。

3)3)研究PQAI溶液的池核沸騰換熱特性和氣泡行為。結(jié)果表明，PQAI水溶液沸騰時(shí)產(chǎn)生的氣泡數(shù)量顯著增加，氣泡半徑減小，氣泡脫離時(shí)氣泡聚結(jié)的趨勢(shì)減小，并且氣泡的形狀更接近球形。大量氣泡迅速離開加熱表面，增加擾動(dòng)，從而提高傳熱特性。當(dāng)熱流密度為10—60W/cm2時(shí)，PQAI水溶液的沸騰傳熱系數(shù)提高了5%一37%。

圖7脈動(dòng)熱管的熱阻PQAI溶液脈動(dòng)熱管的熱阻隨著加熱功率的增加而減小，具有比純水脈動(dòng)熱管更小的振幅和更高的穩(wěn)定性，能夠改善振蕩運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步提高脈動(dòng)熱管的傳熱性能。改善脈動(dòng)熱管內(nèi)表面的潤濕性和應(yīng)用含氟表面活性劑可以協(xié)同強(qiáng)化脈動(dòng)熱管的傳熱效率，結(jié)果表明在100W的加熱功率下，PQAI脈動(dòng)熱管的熱阻比純水脈動(dòng)熱管降低了20.8%。