随着能源和环境问题的日益突出,节能节水问题引起普遍关注,迫切需要大力发展高效节能节水技术及设备。液膜蒸发冷却以其小流量、小温差、高传热传质系数、高热流密度、结构简单且动力消耗小等独特优点,已作为一项高效传热传质技术在热能工程、制冷、化工、能源、航天、电子等许多工业领域得到广泛的应用。蒸发式冷凝器就是基于液膜蒸发冷却技术而研究开发的高效节能节水换热设备,在我国能源及水资源紧张的局势下更是得到了快速和全面的应用。 蒸发式冷凝器工作过程中换热表面非饱和蒸发涉及空气流和水流两相流的传热传质。本文首先对整个传热传质过程进行了分析,建立了不完全润湿数学模型,指出了研究及应用中存在的问题和强化传热措施,提出通过在换热表面涂覆纳米TiO2亲水涂层来强化传热传质。 采用溶胶凝胶法在不锈钢表面制备了纳米TiO2亲水涂层,研究了涂层厚度、煅烧温度、Ag的掺杂量对涂层亲水性的影响,研究结果表明：实验条件下,镀膜三层,煅烧温度450℃,掺Ag量为1％时得到的薄膜亲水性最好。对按照本实验所得的最佳工艺条件在换热表面制备的纳米亲水涂层的性能进行了相关测试,该涂层的亲水性及理化性能良好,能够满足实验要求。 采用数码相机和红外热像仪对涂膜前后换热表面水膜流动和传热特性进行了研究。研究表明,涂膜后水膜的收缩得到了有效的抑制,水膜的铺展面积增加,水膜分布更加均匀,有利于传热传质；对水滴在涂膜前后换热板上的非饱和蒸发实验研究表明,相同体积的水滴在涂膜后的表面上铺展面积更大,水滴的蒸发速度更快,更有利于水膜的蒸发换热；单板实验研究表明涂膜后,换热板内热流体的温度下降速度更快,相同时间段内的换热量更多,有效提高了换热性能。 建立了板管蒸发式冷凝器性能实验平台,测试了亲水涂膜处理前后板管蒸发式冷凝器运行过程中的各参数,对亲水涂膜强化蒸发式冷凝器中非饱和蒸发传热传质进行实验研究和机理分析。通过研究主要得出以下结论：在相同的操作条件下,经亲水涂膜处理后,冷凝器的传热传质性能都得到了不同程度的提高,热流密度提高了1.0～5.0％；冷凝温度降低了1.0％左右；总传热系数提高了2.0～10.0％；板内到水膜的传热系数提高了1.6～7.7％；当量传热系数提高了2.0～11.0％；传质系数提高了4.0～7.4％。 本课题通过对纳米TiO2亲水涂层性能及其强化蒸发式冷凝器换热表面非饱和蒸发传热传质实验研究,丰富了蒸发式冷凝器的强化传热传质理论研究体系,为其强化传热传质的研究提供了一个新的思路和参考。