强化冷凝传热界面调控技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐宏 著

图书标签:

• 强化传热
• 冷凝传热
• 界面工程
• 传热增强
• 微纳结构
• 表面改性
• 相变传热
• 热工学
• 节能技术
• 流体流动

出版社： 华东理工大学出版社

ISBN：9787562848998

版次：1

商品编码：12345899

包装：精装

开本：16

出版时间：2018-03-01

用纸：胶版纸

页数：220

字数：237000

编辑推荐

冷凝现象广泛存在于工业领域和自然界中，它是石油化工、发电、能源动力、制冷空调和节能等领域中重要的换热过程之一。本书共六章，主要内容包括表面合金复合镀渗、表面自身纳米晶化、表面微纳结构修饰等促进滴状冷凝的表面改性技术；表面螺旋扭曲、开纵槽、内波外螺纹等改变流体流态、改善冷凝液膜分布的界面异形化强化冷凝技术，以及多种冷凝传热模型和传热关联式的建立方法，阐明了各种强化冷凝传热技术的机理。
与其他同类强化传热技术的书籍相比，本书首次将界面调控这一提法引入强化传热技术领域，聚焦通过传热界面改性方法强化冷凝传热技术及应用的介绍。

内容简介

《强化冷凝传热界面调控技术》全书共分六章，第１章为绪论，系统介绍了冷凝传热的分类、强化冷凝传热原理及技术；第２章为促进滴状冷凝的表面强化方法；第３章具体阐述了基于分形理论的竖壁平板表面通用冷凝传热模型；第４章是螺旋形变管强化冷凝传热特性；第５章为纵槽管强化冷凝传热热性；第６章系统地介绍了内波外螺纹管管内冷凝强化性能及不凝气体的影响。
本书可作为高等学校化工、石化、热能动力、化工设备等相关专业本科生、研究生的学习指导书，可供从事传热、节能、换热设备工作的专家、工程师以及研究院所的设计人员参考使用。

作者简介

张莉，博士，教授，博士生导师。主要从事强化传热与节能技术、微尺度过程强化技术及高效能源化工装备的研发。先后主持完成国家自然科学基金委、国家科技部973项目子课题、上海市科委及中国石化等项目20余项。在国内外重要期刊发表学术论文100余篇，参编专著3本，授权发明专利20余项。培养博士、硕士研究生30余名。获上海市科技进步二等奖1项、上海市科技进步一等奖2项及中国产学研合作创新成果一等奖、国家能源科技进步三等奖等省部级科技奖励6项。2011年入选上海市青年科技启明星。

目录

第1章绪论1
1.1冷凝传热分类1
1.2强化冷凝传热原理和方法2
1.3表面改性强化冷凝技术3
1.4表面异形化强化冷凝技术5
1.4.1水平管外5
1.4.2竖直管外7
1.4.3水平管内8
1.5强化冷凝的其他技术10
1.5.1强化滴状冷凝技术10
1.5.2强化膜状冷凝技术11
1.5.3主动强化技术12
第2章促进滴状冷凝的表面强化方法14
2.1表面复合渗镀强化冷凝技术14
2.1.1纳米SiO2颗粒复合化学镀层制备方法14
2.1.2NiP纳米SiO2化学复合镀层的表面能15
2.1.3强化传热的效果及机理17
2.2表面纳米晶化强化冷凝技术24
2.2.1制备方法及表面结构25
2.2.2表面润湿性变化33
2.2.3强化传热的效果及机理35
2.3表面微纳结构修饰强化冷凝技术45
……

前言/序言

冷凝现象广泛存在于工业领域和自然界中，它是石油化工、发电、能源动力、制冷空调和节能等领域中重要的换热过程之一。蒸气的冷凝模式与表面特性息息相关，根据冷凝液与冷凝表面的润湿程度可分为膜状冷凝和滴状冷凝。实现滴状冷凝是强化冷凝传热的最理想途径，其冷凝传热系数比膜状冷凝高一个数量级以上。膜状冷凝时，壁面总是被一层液膜覆盖，液膜层为传热的主要热阻。因此强化冷凝传热的途径主要有两种，即形成滴状冷凝和尽量减薄液膜厚度。
本书针对上述两种强化冷凝传热的途径来组织内容框架，作者在研究表界面特性与冷凝传热之间关联机制的基础上，发明了多种表面改性强化冷凝新技术，并对各种强化技术的适用性进行了评价。主要内容包括表面合金复合镀渗、表面自身纳米晶化、表面微纳结构修饰等促进滴状冷凝的表面改性技术；表面螺旋扭曲、开纵槽、内波外螺纹等改变流体流态、改善冷凝液膜分布的界面异形化强化冷凝技术，以及多种冷凝传热模型和传热关联式的建立方法，阐明了各种强化冷凝传热技术的机理。与其他同类强化传热技术的书籍相比，本书首次将界面调控这一提法引入强化传热技术领域，聚焦通过传热界面改性方法强化冷凝传热技术及应用的介绍。
本书是在作者所在研究团队的老师、研究生的大力协助下完成的，书中所涉及的内容根据近十年来研究团队指导的博士后、博士和硕士论文工作汇总编写而成，包括侯峰、廖礼宝、齐宝金、朱登亮、杨胜、李东、任彬等，在此向他们一并表示感谢。还要感谢在成书过程中进行图表等整理工作的储华龙、叶骠、吴浩等。全书由张莉、徐宏统稿。
由于作者水平有限，且强化传热技术发展迅速，创新不断，书中的不妥之处在所难免，恳请读者不吝批评、指正。
张莉2017年2月于华东理工大学

《强化冷凝传热界面调控技术》 本书深入探讨了冷凝传热过程中的关键挑战与创新解决方案，专注于通过精细化调控传热界面来实现强化传热效能。全书以严谨的科学态度和前沿的工程视角，系统性地梳理了冷凝传热的机理，并在此基础上，详细阐述了各种新型界面结构、材料以及外部激励方法对冷凝传热性能的提升作用。 第一部分：冷凝传热基础与界面特性 本部分首先回顾了冷凝传热的基本理论，包括液膜形成、表面张力、重力与表面张力梯度的作用，以及不同冷凝模式（膜状冷凝、滴状冷凝）下的热湿传递过程。在此基础上，重点引入了“传热界面”的概念，强调了界面的微观结构、表面性质（如润湿性、粗糙度）以及界面两侧流体特性的协同影响。通过分析现有冷凝设备中传热界面存在的传热瓶颈，如液膜过厚、接触热阻、相变阻力等，为后续的界面调控技术奠定理论基础。 第二部分：微纳结构界面的设计与调控 这一章节是本书的核心内容之一，聚焦于如何通过在传热表面设计和制造微纳尺度的结构来主动调控冷凝界面，实现传热强化。书中详细介绍了各类微纳结构的几何形状、尺寸、排列方式及其对冷凝行为的影响，例如： 沟槽与翅片结构： 分析了不同沟槽截面（U型、V型、矩形）和翅片高度、间距对液膜铺展、排水速度以及传热面积的影响。 多孔结构与多孔材料： 探讨了多孔材料（如金属泡沫、陶瓷多孔体）如何通过增大有效传热面积、促进毛细泵送效应来增强冷凝。 纳米纹理与表面修饰： 深入研究了表面纳米阵列、纳米涂层（如超疏水、超亲水涂层）如何通过调控液滴的成核、生长、聚结与脱离过程，实现高效的冷凝速率和传热效率。 仿生界面设计： 借鉴自然界（如荷叶、沙漠甲虫）的表面结构特点，设计出能够高效排水或收集冷凝水的仿生界面。 本部分还将详细介绍这些微纳结构的设计原则、加工工艺（如光刻、刻蚀、3D打印、喷涂等）以及表征方法，并提供一系列实例，展示这些结构在不同应用场景下的传热性能提升效果。 第三部分：功能性材料与界面相变调控 除了结构调控，功能性材料的引入也是强化冷凝传热的重要途径。本部分将围绕以下方面展开： 高导热材料： 介绍采用高导热系数材料（如石墨烯、碳纳米管、金属合金）构建传热壁面或作为界面增强层，以降低壁面热阻。 相变材料（PCM）集成： 探讨将相变材料集成到传热表面，利用其潜热吸收能力来平滑温度波动，提高传热效率，并为瞬态冷凝过程提供能量缓冲。 表面改性与化学设计： 详细阐述通过化学方法（如自组装单分子膜、化学气相沉积）在表面形成特定功能的涂层，以精确调控表面的润湿性、表面能，进而影响冷凝水的铺展、动力学行为和热阻。 界面热阻的分子动力学模拟： 结合先进的计算模拟方法，深入理解材料界面处的分子相互作用如何影响热传递，为设计低界面热阻的新型材料提供指导。 第四部分：外部激励与协同强化策略 在微纳结构和功能材料的基础上，本部分将探讨如何通过引入外部激励或与其他强化传热技术协同，进一步提升冷凝传热性能。 电场/磁场激励： 研究电场或磁场对冷凝液膜动力学、液滴行为的影响，以及如何利用电晕放电、电润湿等效应来增强冷凝速率。 声场/振动激励： 探讨声波或机械振动如何通过扰动液膜、促进液滴脱离来提高传热效率。 流场强化： 分析强制对流、旋转效应等对冷凝传热的强化作用，并与界面调控技术相结合，实现协同强化。 多场耦合与集成优化： 探讨如何将结构调控、材料选择和外部激励等多种强化手段进行有机结合，形成高效的集成化传热界面。 第五部分：工程应用与未来展望 本书最后一部分将重点关注强化冷凝传热界面调控技术的实际工程应用，包括： 制冷与空调系统： 在蒸发器、冷凝器中的应用，提高能效比。 电力与能源领域： 如火电厂、核电厂的凝汽器，提高热能回收效率。 航空航天与微电子散热： 应对高热流密度下的高效散热需求。 海水淡化与工业过程： 提高蒸馏、干燥等过程的能源利用效率。 同时，还将对该领域当前面临的挑战，如长期稳定性、成本效益、规模化生产等进行分析，并对未来研究方向，如智能自适应界面、多尺度界面协同效应、新型传热工质等进行展望，为相关领域的研究人员和工程师提供有价值的参考。 通过对冷凝传热界面进行系统性的研究和调控，本书旨在为开发高效、节能的冷凝传热设备提供理论指导和技术支撑，具有重要的学术价值和广阔的应用前景。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的最大感受是“匠心独运”。作者在“界面调控”这一点上，展现出了超乎寻常的细致和深入。我之前对于冷凝传热的理解，往往停留在“表面积”和“温差”这两个宏观参数上，认为只要增大这两者，效率自然就能提升。然而，这本书让我明白了，在微观界面上进行精细的“雕琢”，更能达到事半功倍的效果。书中关于“多尺度界面设计”的章节，让我印象深刻。作者并没有局限于单一尺度的调控，而是将微米、纳米甚至分子尺度的结构和材料特性有机地结合起来，从而构建出高度优化的传热界面。这种多尺度的协同作用，使得冷凝传热的效率得到了前所未有的提升。我尤其赞赏书中对“智能界面”的讨论，例如能够根据环境变化自动调整润湿性或表面形貌的材料，这为未来的主动式传热控制提供了无限可能。书中大量的实验数据和理论模型，为我验证和理解这些先进技术提供了坚实的基础。这本书就像是一本“界面魔法师”的秘籍，它教会我如何通过改变界面的“容貌”和“脾气”，来驯服看似难以控制的冷凝过程，让它为我们所用。

评分☆☆☆☆☆

一本令人惊叹的书，它深入探讨了强化冷凝传热领域的前沿技术。我一直对热力学和流体力学领域充满好奇，而这本书恰好满足了我对这一细分领域知识的渴望。作者以其深厚的学术功底和清晰的逻辑思维，将复杂的概念娓娓道来，让我得以窥见隐藏在微观世界里的传热奥秘。从早期粗犷的传热增强方法，到如今精妙绝伦的界面调控技术，这本书梳理了整个学科的发展脉络，并着重介绍了近年来取得的突破性进展。尤其令我印象深刻的是，书中对纳米结构、表面改性以及特殊流体设计如何影响冷凝传热效率的详细阐述。我发现，作者并非仅仅罗列技术，而是深入剖析了其背后的物理机制，例如毛细管力、润湿性、蒸发动力学等，这些都为理解和优化冷凝过程提供了坚实的理论基础。书中大量的实验数据和仿真结果，也为我的研究提供了宝贵的参考。读这本书的过程，就像是在进行一场跨越时空的学术探索，我沉浸其中，不断刷新着对冷凝传热的认知。我尤其赞赏作者在理论与实践之间的巧妙平衡，他既不回避深奥的数学模型，又能用生动形象的比喻来解释复杂的物理现象，使得这本书既适合领域内的专业研究者，也对那些希望了解这一前沿技术的研究生和工程师具有极高的价值。总而言之，这是一本值得反复研读的经典著作，它为我打开了通往强化冷凝传热技术新世界的大门，极大地拓宽了我的学术视野。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对能源效率和可持续发展高度关注的读者，我一直寻找能够提供切实解决方案的著作。而《强化冷凝传热界面调控技术》这本书，恰恰满足了我的这一期待。作者并没有空谈理论，而是将目光聚焦于如何通过精细的界面调控，来大幅度提升冷凝传热的效率，从而在各个领域实现节能减排。书中详细介绍了各种创新的界面设计策略，例如仿生表面的设计、超疏水/亲水涂层的应用，以及智能响应界面的开发等。这些技术听起来充满未来感，但作者却以极其严谨的科学态度，解释了它们背后的工作原理和实际应用案例。我尤其欣赏书中对“自清洁”和“防垢”等附加功能的讨论，这在实际工程应用中具有极其重要的意义。通过优化界面，不仅能提升传热效率，还能延长设备的使用寿命，降低维护成本，这无疑是对能源利用效率的全面提升。书中引用的案例覆盖了从高效空调、制冷设备到发电厂冷凝器等多个重要领域，让我看到了这本书所蕴含的巨大经济和社会效益。它让我深刻认识到，微小的界面改变，能够撬动巨大的能源效率提升。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对新能源技术和高效能源转换系统充满热情的研究者，我一直关注着冷凝传热领域的发展。而《强化冷凝传热界面调控技术》这本书，则为我带来了前所未有的启发。作者以其深厚的专业功底，将复杂的界面调控技术梳理得井井有条，并且深入浅出地阐述了各种技术背后的物理机制。我尤其欣赏书中对“表面能调控”和“液滴动力学干预”的详细介绍。作者通过改变界面的表面能，可以精确地控制液滴的成核密度、生长速率和脱离行为，从而显著提高传热效率。书中列举了大量的实验数据和仿真结果，为我提供了非常直观的理解。我特别被书中关于“仿生界面”的应用所吸引，例如模仿植物叶片或昆虫复眼的结构，来设计高效的冷凝表面。这种借鉴自然界智慧的设计理念，让我对未来的传热技术充满了信心。这本书不仅为我提供了宝贵的知识财富，更重要的是，它激励我以更加创新和跨学科的思维去解决传热领域的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的震撼在于其对“调控”二字的深刻理解和实践。作者不仅仅是介绍现有的技术，更是深入剖析了如何主动、精确地“调控”冷凝传热的每一个环节。我之前对冷凝传热的理解还停留在宏观层面，认为效率的提升主要依赖于增加换热面积或者提高流速。而这本书则将我的视野引向了微观界面，让我明白了通过精细调控界面特性，可以在不显著增加设备体积和能耗的情况下，实现传热效率的飞跃。书中对“润湿性”的讨论尤为精彩，从疏水性到亲水性，再到超疏水和超亲水，作者详细阐述了不同润湿性表面如何影响液滴的附着、铺展、合并和脱落，以及这些过程如何直接影响到传热效率。我特别欣赏作者在介绍各种新型界面材料和结构时，都引用了最新的研究成果，并对其适用性和局限性进行了客观的评价。这使得这本书的内容既具有前瞻性，又脚踏实地，能够指导实际的研究和开发。此外，书中对热力学第二定律在理解和优化传热过程中的应用进行了深入探讨，这为我提供了全新的思考角度。它让我明白，所谓的“强化”并非违背自然规律，而是在尊重和利用这些规律的基础上，实现更优化的能量转化。这本书无疑为我提供了一个全新的视角来审视和解决传热领域的诸多难题。

评分☆☆☆☆☆

这部著作在强化冷凝传热这一专业领域堪称一股清流，它并没有陷入堆砌公式、罗列数据的窠臼，而是以一种更加宏观和系统化的视角，探讨了“界面调控”这一核心思想。作者在书中巧妙地将物理学、化学、材料科学以及工程学融为一体，勾勒出一幅精妙绝伦的传热优化图景。我尤其被书中关于“液滴动力学”的章节所吸引，作者通过生动形象的语言和丰富的图例，解释了液滴在不同界面上的形变、运动、合并和脱落过程，以及这些过程与传热效率之间的紧密联系。例如，他详细分析了如何通过设计特定的微结构，促使液滴快速脱离表面，从而避免形成阻碍热量传递的水膜。这种对微观现象的深入洞察，使得他对宏观传热效率的提升提出了独到而有效的解决方案。书中对于新型界面材料的应用，如纳米涂层、相变材料等，也进行了详细的介绍，并对其在冷凝传热中的潜在应用前景进行了展望。这让我深刻体会到，材料科学的进步是推动传热技术发展的关键驱动力之一。这本书的价值在于，它不仅提供了技术上的指导，更重要的是，它激发了我对传热现象本身的好奇心和探索欲，让我看到了传热技术无限的可能性。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚接触强化冷凝传热这一专业领域的学生，我怀揣着既兴奋又忐忑的心情翻开了这本书。然而，我的担忧很快就被作者的叙述所消解。整本书的语言风格十分平实易懂，对于一些可能存在的专业术语，作者都给出了详尽的解释，并配以恰当的图示，这极大地降低了阅读门槛。我尤其喜欢书中对“界面调控”这一概念的解读，它不再是枯燥的技术堆砌，而是将各种手段巧妙地编织在一起，形成一个完整的、有机的传热增强体系。书中关于如何通过设计微纳米结构来引导液滴的成核、生长和脱落的章节，给我留下了深刻的印象。我仿佛能看到那些微小的结构在界面上悄无声息地发挥着巨大的作用，将原本低效的传热过程变得高效而有序。书中还讨论了不同材料、不同表面处理工艺对冷凝行为的影响，这让我意识到，在实际应用中，材料选择和加工工艺的精准性至关重要。这本书不仅教会了我“是什么”，更引导我思考“为什么”和“怎么做”。它鼓励我跳出书本，去观察生活中的冷凝现象，并尝试用书中所学的知识去解释和优化它们。这本书对我而言，不仅仅是一本教科书，更是一本启迪思维、激发创造力的指南。它让我对接下来的学习和研究充满了信心和期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来了非常震撼的阅读体验，它以一种极其宏观和前瞻性的视角，探讨了强化冷凝传热领域的核心——“界面调控”。作者并没有局限于已有的技术，而是大胆地展望了未来的发展方向，并为我们描绘了一幅充满无限可能的传热新图景。我尤其对书中关于“自适应界面”和“活体界面”的概念感到着迷。想象一下，一个能够根据环境温度、湿度甚至污染物浓度变化，自动调整自身表面特性，从而始终保持最高传热效率的界面，这听起来如同科幻小说中的情节。然而，作者通过扎实的理论分析和对前沿材料研究的引用，让我相信这并非遥不可及。书中对“能量收集”与“传热强化”的结合，也让我眼前一亮。通过优化界面，不仅可以提高能源利用效率，还能从环境的热量中收集能量，实现“一举两得”。这本书的价值在于，它不仅提供了解决当前传热挑战的方案，更重要的是，它激发了我们对未来技术发展的无限遐想，鼓励我们去探索那些尚未被发现的传热奥秘。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够系统性地介绍强化冷凝传热技术，特别是“界面调控”这一核心概念的书籍。而《强化冷凝传热界面调控技术》这本书，则完美契合了我的需求。作者以清晰的逻辑和丰富的案例，将这一复杂而精深的领域展现在我面前。书中对“多相流的界面行为”的深入分析，让我对冷凝过程中的液滴动力学有了全新的认识。我之前可能只看到液滴在表面形成并积累，而这本书则详细阐述了液滴的成核、生长、合并、铺展以及最终脱落的每一个细微过程，并分析了这些过程如何影响传热效率。作者通过精巧的界面设计，例如设计特定形状的微槽、引入纳米颗粒等，来引导和优化这些液滴行为，从而达到强化传热的目的。书中还讨论了不同换热器结构与界面调控技术的协同优化，这让我意识到，要实现高效的冷凝传热，不仅需要关注界面本身，还需要考虑整个设备系统的配合。这本书为我提供了一个更加全面和深入的视角来理解和研究冷凝传热技术，为我的学术研究指明了方向。

评分☆☆☆☆☆

我一直对热力学和流体力学领域抱有浓厚的兴趣，而《强化冷凝传热界面调控技术》这本书，则为我打开了一扇通往这一前沿领域的大门。作者以其精湛的写作技巧，将原本抽象的科学原理，转化为生动有趣的知识。我尤其被书中关于“微纳尺度界面工程”的章节所吸引。作者详细介绍了如何通过设计微米、纳米尺度的表面结构，来影响液滴的行为，从而实现传热效率的显著提升。例如，他分析了如何通过构建特定的微沟槽或多孔结构，来引导液滴的流动和脱离，避免水膜的形成。这种精细化的界面调控，让我领略到了科学的力量，如何能够如此巧妙地影响宏观的传热过程。书中还对各种新型界面材料，如超疏水材料、相变材料等，进行了深入的探讨，并分析了它们在冷凝传热中的应用潜力。这本书不仅提供了丰富的专业知识，更重要的是，它激发了我对科学探索的热情，让我看到了在这一领域进行深入研究的可能性。