1.2月脈動(dòng)熱管裝置

脈動(dòng)熱管由外徑4 mm、內徑2 mm，經(jīng)氧乙炔正火處理后銅毛細管彎曲而成。圖3示出了脈動(dòng)熱管實(shí)驗設備的示意圖。用誤差傳播法分析了實(shí)驗裝置的不確定性。電壓電流精度為1%。本文中最小電壓和電流分別為17.9V和1.7A。此外，熱電偶的不確定度為0.1℃。在蒸發(fā)器和冷凝器的最小溫差為45℃時(shí)，熱阻的最大相對不確定度為4.47%。

2結果與討論

2.1表面活性劑水溶液的界面特性

氟碳表面活性劑具有比常規碳氫表面活性劑更有效的降低基液表面張力的效果。因此，在本工作中，將全氟烷基季銨碘化物表面活性劑加人去離子水中，配置成表面活性劑水溶液。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)表面張力在表面活性劑的應用中起著(zhù)重要的作用。隨著(zhù)表面活性劑濃度的增加，降低表面張力的效果更加明顯，但當達到臨界膠束質(zhì)量濃度pcMc時(shí)，表面活性劑分子聚集形成膠束，隨后表面張力隨著(zhù)質(zhì)量濃度的增加幾乎不變。

因此，一方面，靜態(tài)表面張力測量有助于確定表面活性劑的臨界膠束質(zhì)量濃度。另一方面，它可以反映表面活性劑降低表面張力的極限。表面活性劑的動(dòng)態(tài)表面張力反映了表面活性劑分子在水溶液中的動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程。在吸附過(guò)程中，表面活性劑分子從本體相遷移到溶液表面。

因此，本文采用芬蘭Kibron公司的表面張力儀在20一22℃下研究了溶液的界面性質(zhì)，如靜態(tài)和動(dòng)態(tài)表面張力。不同PQAI溶液的靜態(tài)表面張力的變化如圖4(a)所示?？梢钥闯?，在去離子水中加人少量表面活性劑，溶液的表面張力急劇下降。然而，在質(zhì)量濃度>0.04kg/m2時(shí)，下降趨勢開(kāi)始緩慢。這意味著(zhù)PQAI水溶液的pcMc~0.04kg/m2，此時(shí)表面活性劑水溶液靜態(tài)表面張力為16.07mN/m。

與去離子水72 mN/m的表面張力相比，在臨界膠束質(zhì)量濃度下的PQAI的添加量可使基液表面張力降低77.7%，微量添加表面活性劑就能夠大大降低基液的表面張冷水力。不同質(zhì)量濃度溶液的動(dòng)態(tài)表面張力隨時(shí)間的變水浴化如圖4（b）所示。

圖4PQAI水溶液的表面張力

由圖可見(jiàn)，隨著(zhù)質(zhì)量濃度的增加，表面張力的下降速度明顯加快，達到平衡狀態(tài)的PC時(shí)間也縮短。然而，當溶液質(zhì)量濃度增加到臨界膠束質(zhì)量濃度（≥0.04kg/m2）時(shí)，動(dòng)態(tài)表面張力的下降速率變化不大。質(zhì)量濃度為0.01—0.015kg/m3時(shí)，60s后表面張力可降至25mN/m左右，達到靜態(tài)表面張力。在較高的質(zhì)量濃度下，當達到臨界膠束質(zhì)量濃度（≥0.04kg/m2）時(shí)，溶液表面張力在10 s后降至20mN/m以下，在30s后達到靜態(tài)表面張力。根據這個(gè)結果，確定脈動(dòng)熱管中表面活性劑溶液的質(zhì)量濃度為0.04 kg/m。

2.2表面活性劑水溶液池沸騰換熱特性

本文研究了PQAI溶液的池核沸騰換熱特性，試驗臺參數參考文獻。圖5顯示了PQAI溶液在臨界膠束濃度下的沸騰傳熱性能。與水相比，由于PQAI水溶液中表面張力的降低，沸騰時(shí)產(chǎn)生的氣泡數量顯著(zhù)增加，氣泡半徑減小。此外，在低熱流密度下，可以明顯觀(guān)察到在氣泡脫離時(shí)氣泡聚結的趨勢減小，并且氣泡的形狀更接近球形。表面活性劑分子由極性親水頭和疏水性長(cháng)尾組成。

圖5PQAI水溶液的池沸騰換熱

在氣泡產(chǎn)生過(guò)程中，表面活性劑分子從本體相擴散到界面，并以特定方向緊密排列在氣泡表面。帶電荷的親水基團向外，疏水尾向內。當2個(gè)表面充滿(mǎn)表面活性劑分子的氣泡相互接觸時(shí)，靜電排斥減弱了氣泡聚結的趨勢。因此，大量較小尺寸的氣泡迅速離開(kāi)加熱表面，給加熱表面周?chē)鷰?lái)更多的擾動(dòng)，從而提高傳熱特性。