罗介霖副教授课题组：添加剂强化沸腾性能研究取得新进展
随着国家战略需求的调整、能源形势的变化和社会发展水平的进步，新时代的各类技术应用均呈现集成化和精细化的发展趋势，这对传热传质技术提出了更高的要求。沸腾换热技术可以利用冷却流体的汽化潜热，在维持较小换热温差的情况下通过相变传输较大的热流密度，常用于发热集中且散热面积有限的工况。
在现有研究中，技术人员提出了针对换热表面和换热基液进行修饰改造，以强化核态沸腾换热性能的方案。现有研究表明在基液中添加少量添加剂，可以有效强化沸腾性能。先进能源学院罗介霖副教授课题组与香港理工大学杨洪兴教授团队合作，针对添加剂强化沸腾性能的效果，进行了实验研究和机理讨论。
如图1所示，实验中观测得到固态添加剂的纳米颗粒的沉积现象，该沉积现象有助于形成多孔结构，保持毛细作用以提升临界沸腾密度。同时固体沉积层的随机脱落及其对沸腾现象长期稳定性的影响也得到探究。
如图2所示，实验中观测得到离子型或非离子型表面活性剂添加剂造成的沸腾气泡互斥及穿透现象，该现象有利于促使气泡迅速离开沸腾表面，加速液体补充以提升表面换热系数。同时表面活性剂对沸腾表面气泡成核位点的激活强化作用也得到探究。
如图3所示，实验中观测得到聚合物添加剂各类物性对于沸腾过程的气泡行为的影响，聚合物聚合度对沸腾强化效果的影响程度也得到了讨论。
罗介霖副教授课题组对含添加剂的平面池沸腾性能开展了充分的实验研究和理论分析。研究内容包括：成功搭建了池沸腾实验装置，进行了多种添加剂的池沸腾性能强化实验，分析了添加剂种类对沸腾性能的影响，探究了添加剂类型和分子结构对于沸腾性能强化的作用机理。
该系列研究以实验与理论相结合的手段，针对多种添加剂在不同沸腾条件下的影响，完成定量化数据支撑和机理性探索，丰富了对添加剂参与的沸腾过程的科学认知，为添加剂用于强化沸腾换热时的性能稳定性提供了参考。
该系列研究发表于《International Journal of Heat and Mass Transfer》、《Applied Thermal Engineering》、《International Communications in Heat and Mass Transfer》、《International Journal of Thermal Sciences》等国际权威期刊，得到审稿人和同领域研究人员的认可。详情如下：
1. Luo, J.; Yang, H.; Wen, T. Heat transfer enhancement and long-term test of non-ionic Triton surfactant with different hydrophilic chain lengths. International Journal of Thermal Sciences, 2024, 200, 108967. (论文第一作者为罗介霖副教授)
2. Luo, J.; Yang, H. A novel surfactant material for performance enhancement on nucleate pool boiling heat transfer. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2023, 144, 106800. (论文第一作者为罗介霖副教授)
3. Luo, J.; Yang, H.; Wen, T., Experimental investigations on the influence of polymerization degree in polymer-assisted pool boiling enhancement. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2023, 142, 106650. (论文第一及通讯作者为罗介霖副教授)
4. Wen, T.; Luo, J.; Jiao, K.; Lu, L. Experimental study on the pool boiling performance of a highly self-dispersion TiO2 nanofluid on copper surface. International Journal of Thermal Sciences, 2023, 184, 107999. (论文通讯作者为罗介霖副教授)
5. Wen, T.; Luo, J.; Jiao, K.; et al. Pool boiling heat transfer enhancement of aqueous solution with quaternary ammonium cationic surfactants on copper surface. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2022, 190, 122761. (论文通讯作者为罗介霖副教授)
6. Wen, T.; Luo, J.; Jiao, K.; et al. Comparison of pool boiling heat transfer performance between aqueous cationic and anionic surfactant solutions with similar ionic group. Applied Thermal Engineering, 2022, 216, 119136. (论文通讯作者为罗介霖副教授)
全文链接如下：
1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1290072924000899
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0735193323001896
3. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0735193323000398
4. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1290072922005270
5. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931022002435
6. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431122010675
