激光表面處理對降低材料表面能及強(qiáng)化凝結(jié)傳熱的研究.pdf

1、蒸汽冷凝傳熱是能源、動(dòng)力、石油、化工、制藥以及航空航天等領(lǐng)域中常見的傳熱過程。珠狀凝結(jié)和膜狀凝結(jié)是兩種重要的凝結(jié)方式，在同樣的條件下，珠狀凝結(jié)的換熱系數(shù)比膜狀凝結(jié)的換熱系數(shù)要高一個(gè)數(shù)量級，所以實(shí)現(xiàn)珠狀凝結(jié)是強(qiáng)化凝結(jié)換熱的主要方法之一。實(shí)現(xiàn)珠狀冷凝的關(guān)鍵在于制造一種低表面表面能的材料，但是目前在換熱設(shè)備中所用的換熱管仍以具有較高表面能的金屬材料為主，所以對金屬表面進(jìn)行特殊化處理以改變其表面特性來實(shí)現(xiàn)水蒸氣在金屬表面的珠狀凝結(jié)是目前研究的重

2、點(diǎn)。激光表面改性技術(shù)越來越多的應(yīng)用在微米、納米材料以及特殊功能材料（比如疏水結(jié)構(gòu)材料）的制備，激光表面改性技術(shù)的發(fā)展也給珠狀冷凝的研究注入新的活力，既豐富了強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究領(lǐng)域，也擴(kuò)大了激光表面改性技術(shù)的應(yīng)用研究方向。
　　本文采用激光表面改性技術(shù)對碳鋼管表面進(jìn)行處理，并且構(gòu)建了凝結(jié)傳熱對比實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在常壓下做改性管和普通管的冷凝對比實(shí)驗(yàn)。通過觀察改性層的微觀組織形貌，對冷凝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析，并結(jié)合測量管外的接觸角，研究了激

3、光改性層微觀特征、表面特性等對冷凝傳熱特性的影響。主要內(nèi)容如下：⑴經(jīng)激光表面處理實(shí)驗(yàn)，研究表明處理后的鋼管激光改性層的晶粒更加細(xì)化，組織更加均勻，而且顯微硬度有明顯的提高。第一組激光處理的鋼管（以下稱改性管1）的改性層涂層較薄，熔化區(qū)組織雖然細(xì)密但是質(zhì)量并不好，有一些裂紋等缺陷。第二組激光處理的鋼管（以下稱改性管2）涂層較厚，涂層與基體結(jié)合較好，涂層組織多為胞狀晶，少量樹枝狀晶。⑵凝結(jié)傳熱實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改性管1的管外傳熱系數(shù)與未處理的鋼