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换热器的微生物结垢积聚引发燃料消耗,流动阻力和维护成本支出不同程度的增加。目前对应对换热设备微生物污垢的方法仍然十分有限。表面技术的发展为应对换热设备微生物污垢问题提供了新的思路。一些学者尝试利用化学镀层优良的性质来抑制和减轻污垢问题,取得了不错的效果。本文采用Q235碳钢作为基材,采用化学镀的方法制备Ni-P-Ti02复合纳米镀层,对该表面的微观形貌进行分析。并通过反复清洗确定该表面的稳定性。结果表明Ni-P-TiO2复合纳米镀层与碳钢基材结合性良好,具备实际应用条件。以冷却水中常见铁细菌作为测试微生物,开展复合纳米改性表面静置微生物污垢实验。得到不同工艺参数下下Ni-P-Ti02复合纳米改性表面的表面能及菌悬液介质中不同浸泡时期的微生物污垢附着量;利用接触角测试仪测定了菌悬液介质表面张力的变化,计算了铁细菌不同代谢时期在复合纳米改性表面的壁面粘附功;结合铁细菌代谢规律对污垢形成过程进行了分析,同时讨论了自催化涂层的微生物结垢粘附机理。实验结果表明,微生物污垢介质的表面能成分和壁面附着功对微生物污垢的沉积过程具有重要影响。在实验参数范围内,以扩展的DLVO理论为基础,发现存在一个最佳的总表面能γToT,在该能量下,表面上的微生物积垢最少。此外,微生物介质的壁粘附功与微生物积垢密切相关,Ni-P-Ti02复合纳米改性表面不仅有利于控制初始微生物附着力,而且在整个结垢过程中通过改变微生物介质特性有效地诱导结垢沉积速率。以铁细菌菌悬液作为冷介质流体进行复合纳米改性表面流动换热实验。基于板式换热器的微生物污垢在线监测实验系统,通过实验研究了镀覆Ni-P-Ti02复合纳米镀层的板式换热器微生物污垢特性。结果表明,清洁状态下,镀覆两种镀层的板式换热器其摩擦系数(f)和努塞尔数(Nu)相较未镀覆板式换热器均有略微的增加;微生物污垢实验后,相比较未镀覆的板式换热器,镀覆Ni-P镀层的板式换热器污垢热阻减少了 8.36%～23.07%,而镀覆Ni-P-TiO2复合纳米镀层的板式换热器污垢热阻减少了 16.6%～30.96%;在相同微生物污垢实验工况下,镀覆Ni-P-TiO2复合纳米镀层的板式换热器的摩擦系数(f)相比Ni-P镀层的低2.54%～11.82%,但Nu却明显高于Ni-P镀层达8.47%～9.45%,并且污垢热阻明显小于Ni-P镀层达10.66%～18.18%,镀覆Ni-P-Ti02复合纳米镀层的板式换热器展现了优异的强化传热性能和抑垢性能。