一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置及方法与流程

1.本发明涉及热管技术领域，特别涉及一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置及方法。


背景技术：

2.高温碱金属热管作为一种先进非能动换热元件，依靠内部碱金属工质的相变及循环实现热量传输。高温碱金属热管以其等温性、高效性、可靠性、非能动性等特点，使其在航天、能源等领域具有广泛的应用前景。特别是在核能领域，随着近年来新型特种反应堆的兴起，高温碱金属热管已经成为这类堆型中所首选的关键散热元件。目前，针对高温碱金属热管的研究方兴未艾，但其中尚有一系列关键技术仍未得到解决。例如，高温碱金属热管的传热极限会对热管的正常运行产生重要影响。这种传热极限主要体现为毛细传热极限。制备具有纳米表面形态的吸液芯丝网，可有效增强管内吸液芯丝网的润湿性，进而提高毛细力，以实现毛细传热极限的提升，对于高温碱金属热管设计优化具有重要意义。
3.当前，已有诸多纳米表面的制备方法：田涛(cn111558366a)公开了一种制备具有粗糙纳米表面的聚丙烯纤维的制备方法，该方法需要在超声波作用下的氯化铜溶液中进行，且需要连续加热固化，过程十分繁杂；朱晨(cn110879221a) 公开了一种硅基银纳米表面增强基底制备方法，该方法需要将硅片依次浸入浓硫酸和双氧水混合溶液、三甲氧基硅烷溶液和银溶胶来制备纳米表面，涉及到多种化学溶液的配置，且所需部分化学药品为强腐蚀性试剂；戴亚春(cn110512156a) 公开一种通过纳米高能喷丸技术制备纳米表面的方法，该方法伴随有一系列化学处理过程和清洗，制备过程耗费能源、产生废液较多，不利于坏境保护。


技术实现要素：

4.本发明旨在提升高温碱金属热管内的毛细传热极限，提供一种制备具有纳米表面的吸液芯丝网的装置及方法，通过制备具有纳米表面的吸液芯丝网，来改善其润湿特性，进而提高毛细力，以提升毛细传热极限。制备装置轻巧简便，易于操作。制备方法简单易行，制备过程耗能少，产生废液易于处理。
5.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置，包括盛放纳米流体的加热罐1、加热罐1外侧包裹的保温层2、加热罐1内下壁面固定的吸液芯丝网3；电磁感应加热装置7安装在加热罐1底部用于煮沸罐内纳米流体，电线8将电磁感应加热装置7和电源9相连接。
7.通过维持加热罐1中纳米流体在一定时间段的沸腾，使纳米颗粒最终沉积在吸液芯丝网表面，形成纳米表面；制备结束、关闭电源9后，由于装置轻巧简便，待剩余纳米流体冷却后直接将装置拿起将废液倒入废液桶中。
8.优选的，利用定位栅格4、定位环5和定位螺丝6将吸液芯丝网3固定在加热罐1内下
壁面，从而避免吸液芯丝网在制备过程中发生移位抖动，影响纳米颗粒沉积。
9.优选的，所述电磁感应加热装置7与加热罐下壁面同等面积，保证纳米流体的均匀加热。加热罐1外部包覆保温层2，从而避免了热量散失。
10.优选的，所述电源9功率可调，保证了纳米流体的预热和沸腾时间的控制。
11.所述一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置制备具有纳米表面的吸液芯丝网的方法，制备开始前，对加热罐1内部壁面、定位栅格4、定位环5、定位螺丝6进行清洗并擦干；随后裁剪吸液芯丝网3，依次利用丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、去离子水进行超声波清洗，烘干后将吸液芯丝网3铺设在加热罐1下壁面；随后在吸液芯丝网3上部放置定位栅格4、定位环5，并用定位螺丝6进行固定；打开电源9，调节功率，利用加热罐1下部的电磁感应加热装置7对加热罐1进行预热；预热完毕后，向加热罐1中倒入定量纳米流体，增加功率，将纳米流体煮沸；持续沸腾预设时间后，纳米流体中的纳米颗粒将会沉积在吸液芯丝网3表面，形成纳米表面；关闭电源9；待到剩余纳米流体冷却后，拿起加热罐1，将纳米流体导入废液桶；之后取下定位栅格4、定位环5和定位螺丝6，取出吸液芯丝网3，用去离子水进行清洗，最终得到具有纳米表面的吸液芯丝网。
12.能够进行用于提升高温碱金属热管毛细极限的不同目数下的具有纳米表面的吸液芯丝网的制备。
13.和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
14.1)本发明的目的是为制备可用于高温碱金属热管中的具有良好润湿特性的吸液芯丝网，以提高温碱金属热管的毛细传热极限，最终为实现高温碱金属热管的优化设计目标奠定重要基础。制备具有纳米表面的吸液芯丝网，利用纳米表面中纳米颗粒的特殊沉积形态可有效改善吸液芯丝网的润湿特性和毛细力作用，进而提升高温碱金属热管的毛细传热极限。
15.2)实验装置轻巧简便，易于操作。制备方法简单易懂，易于执行。可以快速制备不同目数的纳米表面丝网。同时每组实验后，可以直接拿起装置，将剩余少量废液倒入废液桶中，并快速完成清洗工作，以准备备下一组实验。
16.3)加热罐外部包裹保温层，底部安装有与加热罐下壁面同面积大小的电磁加热装置，可实现纳米流体的均匀加热，避免热量散失。整个过程耗能少，节约能源。
17.4)实验装置制造成本低，可节省大量科研经费。
附图说明
18.图1为本发明中的一种制备具有纳米表面吸液芯丝网的装置示意图。
具体实施方式
19.下面结合实例、附图对本发明作进一步描述：
20.如图1所示，本发明提出一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置，包括加热罐1，加热罐1外部包覆的保温层2，加热罐1内部下底面的吸液芯丝网3，固定吸液芯丝网3的定位栅格4、定位环5、定位螺丝6。与加热罐1 底部相连的电磁感应加热装置7，以及电线8、电源9。
21.本发明提出制备具有纳米表面吸液芯丝网的制备方法。制备开始前，对加热罐1内
部壁面、定位栅格4、定位环5、定位螺丝6进行清洗并擦干。随后裁剪吸液芯丝网3，依次利用丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、去离子水进行超声波清洗，烘干后将吸液芯丝网3铺设在加热罐1下壁面。随后在吸液芯丝网3上部放置定位栅格4、定位环5，并用定位螺丝6进行固定。打开电源9，调节功率，利用加热罐1下部的电磁感应加热装置7对加热罐1进行预热。预热完毕后，向加热罐 1中倒入定量纳米流体，增加功率，将纳米流体煮沸。持续沸腾15min后，关闭电源9。待到剩余纳米流体冷却后，拿起加热罐1，将纳米流体导入废液桶。之后取下定位栅格4、定位环5和定位螺丝6，用镊子取出吸液芯丝网3，用去离子水进行清洗，最终得到具有纳米表面的吸液芯丝网。
22.本发明能够有效、快速地实现不同目数下的纳米表面吸液芯丝网的制备工作。


技术特征：
1.一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置，其特征在于：包括盛放纳米流体的加热罐(1)、加热罐(1)外侧包裹的保温层(2)、加热罐(1)内下壁面固定的吸液芯丝网(3)；电磁感应加热装置(7)安装在加热罐(1)底部用于煮沸罐内纳米流体，电线(8)将电磁感应加热装置(7)和电源(9)相连接。2.根据权利要求1所述一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置，其特征在于：利用定位栅格(4)、定位环(5)和定位螺丝(6)将吸液芯丝网(3)固定在加热罐(1)内下壁面，从而避免吸液芯丝网在制备过程中发生移位抖动，影响纳米颗粒沉积。3.根据权利要求1所述一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置，其特征在于：电磁感应加热装置(7)与加热罐下壁面同等面积，保证纳米流体的均匀加热。4.根据权利要求1所述一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置，其特征在于：电源(9)功率可调，保证了纳米流体的预热和沸腾时间的控制。5.根据权利要求1所述一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置，其特征在于：通过维持加热罐(1)中纳米流体在一定时间段的沸腾，使纳米颗粒最终沉积在吸液芯丝网表面，形成纳米表面；制备结束、关闭电源(9)后，由于装置轻巧简便，待剩余纳米流体冷却后直接将装置拿起将废液倒入废液桶中。6.采用权利要求1至6任一项所述一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置制备具有纳米表面的吸液芯丝网的方法，其特征在于：制备开始前，对加热罐(1)内部壁面、定位栅格(4)、定位环(5)、定位螺丝(6)进行清洗并擦干；随后裁剪吸液芯丝网(3)，依次利用丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、去离子水进行超声波清洗，烘干后将吸液芯丝网(3)铺设在加热罐(1)下壁面；随后在吸液芯丝网(3)上部放置定位栅格(4)、定位环(5)，并用定位螺丝(6)进行固定；打开电源(9)，调节功率，利用加热罐(1)下部的电磁感应加热装置(7)对加热罐(1)进行预热；预热完毕后，向加热罐(1)中倒入定量纳米流体，增加功率，将纳米流体煮沸；持续沸腾预设时间后，纳米流体中的纳米颗粒将会沉积在吸液芯丝网(3)表面，形成纳米表面；关闭电源(9)；待到剩余纳米流体冷却后，拿起加热罐(1)，将纳米流体导入废液桶；之后取下定位栅格(4)、定位环(5)和定位螺丝(6)，取出吸液芯丝网(3)，用去离子水进行清洗，最终得到具有纳米表面的吸液芯丝网。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：能够进行用于提升高温碱金属热管毛细极限的不同目数下的具有纳米表面的吸液芯丝网的制备。

技术总结
本发明公开了一种用于制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置及方法，该实验装置包括加热罐、保温层、电磁感应加热装置、定位栅格、定位环等部件；所述的制备具有纳米表面的吸液芯丝网的实验装置及方法可以实现不同目数下的具有纳米表面的吸液芯丝网的制备，并且操作简便、易于执行；本发明提供了一种可以用于提升高温碱金属热管内毛细传热极限的具有纳米表面吸液芯丝网制备的通用方法。纳米表面吸液芯丝网制备的通用方法。纳米表面吸液芯丝网制备的通用方法。


技术研发人员：郭凯伦 汪泽涛 王成龙 田文喜 秋穗正 苏光辉
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2021.08.24
技术公布日：2021/12/14