激光表面處理對降低材料表面能及強化凝結傳熱的研究.pdf

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

2、點。激光表面改性技術越來越多的應用在微米、納米材料以及特殊功能材料（比如疏水結構材料）的制備，激光表面改性技術的發(fā)展也給珠狀冷凝的研究注入新的活力，既豐富了強化傳熱技術的研究領域，也擴大了激光表面改性技術的應用研究方向。
　　本文采用激光表面改性技術對碳鋼管表面進行處理，并且構建了凝結傳熱對比實驗平臺，在常壓下做改性管和普通管的冷凝對比實驗。通過觀察改性層的微觀組織形貌，對冷凝實驗數(shù)據(jù)的處理與分析，并結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。主要內容如下：⑴經激光表面處理實驗，研究表明處理后的鋼管激光改性層的晶粒更加細化，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)組織雖然細密但是質量并不好，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，涂層與基體結合較好，涂層組織多為胞狀晶，少量樹枝狀晶。⑵凝結傳熱實驗結果表明：改性管1的管外傳熱系數(shù)與未處理的鋼