陈宏霞，李林涵，王逸然，郭宇翔，刘霖

（华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京102206）

引 言

核态沸腾是一种传热温差小、传热系数高的高效传热方式，在实际相变换热器中广泛存在。伴随电子芯片、燃料电池、航空航天以及核能等高能产业的发展，更多研究者开始关注如何调控、强化核态沸腾换热过程，从而进一步提高表面换热时的热通量。加工表面微结构及改变表面浸润性可直接影响核化气泡的动力学过程，是近年来热门的强化表面换热方法。

在换热器表面沉积纳米颗粒改变表面浸润性，是近年来应用广泛的方法。Deb等[1]和Hsu等[2]利用纳米SiO2颗粒涂层制备了从超亲水性到超疏水性变化的铜表面，发现涂层厚度会导致表面湿润性变化，当表面接触角θ接近150°时，气泡会合并形成气膜使传热恶化。Phan等[3]认为沸腾表面的最佳传热系数可以同时在θ接近90°或接近0°的情况下获得。Kumar等[4]将纳米颗粒厚度从180 nm增加到260 nm，则接触角从48°减小到42°，后者的换热性能更优。Quan等[5]观察发现适度亲水的纳米粒子被吸附在气泡界面上有效防止了气泡聚结，沉积的颗粒使表面粗糙度改善并使成核腔增多。除实验研究外，利用数值模拟研究池沸腾表面浸润性的方法也应用广泛。Zhao等[6]基于VOF方法建立二维亲疏水混合表面模型，研究了表面温度和传热系数以及气泡运动的变化规律。Zhang等[7]则设计了浸润性随温度改变的表面，低过热度时θ大有利于气泡成核，传热增强，高过热度时转为亲水性可提高CHF（临界热通量）。……