1.2月脉动热管装置

脉动热管由外径4 mm、内径2 mm，经氧乙炔正火处理后铜毛细管弯曲而成。图3示出了脉动热管实验设备的示意图。用误差传播法分析了实验装置的不确定性。电压电流精度为1%。本文中最小电压和电流分别为17.9V和1.7A。此外，热电偶的不确定度为0.1℃。在蒸发器和冷凝器的最小温差为45℃时，热阻的最大相对不确定度为4.47%。

2结果与讨论

2.1表面活性剂水溶液的界面特性

氟碳表面活性剂具有比常规碳氢表面活性剂更有效的降低基液表面张力的效果。因此，在本工作中，将全氟烷基季铵碘化物表面活性剂加人去离子水中，配置成表面活性剂水溶液。静态和动态表面张力在表面活性剂的应用中起着重要的作用。随着表面活性剂浓度的增加，降低表面张力的效果更加明显，但当达到临界胶束质量浓度pcMc时，表面活性剂分子聚集形成胶束，随后表面张力随着质量浓度的增加几乎不变。

因此，一方面，静态表面张力测量有助于确定表面活性剂的临界胶束质量浓度。另一方面，它可以反映表面活性剂降低表面张力的极限。表面活性剂的动态表面张力反映了表面活性剂分子在水溶液中的动态吸附过程。在吸附过程中，表面活性剂分子从本体相迁移到溶液表面。

因此，本文采用芬兰Kibron公司的表面张力仪在20一22℃下研究了溶液的界面性质，如静态和动态表面张力。不同PQAI溶液的静态表面张力的变化如图4(a)所示。可以看出，在去离子水中加人少量表面活性剂，溶液的表面张力急剧下降。然而，在质量浓度>0.04kg/m²时，下降趋势开始缓慢。这意味着PQAI水溶液的pcMc~0.04kg/m²，此时表面活性剂水溶液静态表面张力为16.07mN/m。

与去离子水72 mN/m的表面张力相比，在临界胶束质量浓度下的PQAI的添加量可使基液表面张力降低77.7%，微量添加表面活性剂就能够大大降低基液的表面张冷水力。不同质量浓度溶液的动态表面张力随时间的变水浴化如图4（b）所示。

图4PQAI水溶液的表面张力

由图可见，随着质量浓度的增加，表面张力的下降速度明显加快，达到平衡状态的PC时间也缩短。然而，当溶液质量浓度增加到临界胶束质量浓度（≥0.04kg/m²）时，动态表面张力的下降速率变化不大。质量浓度为0.01—0.015kg/m3时，60s后表面张力可降至25mN/m左右，达到静态表面张力。在较高的质量浓度下，当达到临界胶束质量浓度（≥0.04kg/m²）时，溶液表面张力在10 s后降至20mN/m以下，在30s后达到静态表面张力。根据这个结果，确定脉动热管中表面活性剂溶液的质量浓度为0.04 kg/m。

2.2表面活性剂水溶液池沸腾换热特性

本文研究了PQAI溶液的池核沸腾换热特性，试验台参数参考文献。图5显示了PQAI溶液在临界胶束浓度下的沸腾传热性能。与水相比，由于PQAI水溶液中表面张力的降低，沸腾时产生的气泡数量显著增加，气泡半径减小。此外，在低热流密度下，可以明显观察到在气泡脱离时气泡聚结的趋势减小，并且气泡的形状更接近球形。表面活性剂分子由极性亲水头和疏水性长尾组成。

图5PQAI水溶液的池沸腾换热

在气泡产生过程中，表面活性剂分子从本体相扩散到界面，并以特定方向紧密排列在气泡表面。带电荷的亲水基团向外，疏水尾向内。当2个表面充满表面活性剂分子的气泡相互接触时，静电排斥减弱了气泡聚结的趋势。因此，大量较小尺寸的气泡迅速离开加热表面，给加热表面周围带来更多的扰动，从而提高传热特性。