不銹鋼管表面防粘是固體表面的一個重要特征。液體粘附現(xiàn)象也是自然界中最常見的界面現(xiàn)象之一,它直接影響流體在不銹鋼管表面的流動和相變特性。目前,國內(nèi)外學者對表面液體粘附現(xiàn)象進行了大量的實驗和理論分析,但現(xiàn)有的研究主要集中在光滑表面和具有規(guī)則粗糙結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化表面,對不銹鋼管加工表面的潤濕和粘附行為的了解相對缺乏。同時,小直徑不銹鋼管因其耐腐蝕性不銹鋼U型管和高耐熱性而被廣泛應(yīng)用于精密醫(yī)療、航空航天和半導體行業(yè)。然而,如何制備具有強附著力的不銹鋼管道內(nèi)表面一直是研究者關(guān)注的焦點。
通過綜合分析國內(nèi)外研究者在固體材料表面防粘和不銹鋼管內(nèi)表面拋光技術(shù)領(lǐng)域的研究方法和實驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)目前對表面粘著現(xiàn)象的研究還比較缺乏,沒有系統(tǒng)完善的理論來指導管道防粘內(nèi)表面的制備,也缺乏一種可行的低成本的不銹鋼管內(nèi)表面制備技術(shù)。因此,本文采用理論分析和實驗對比的方法,從固體材料表面防粘機理和管道內(nèi)表面拋光技術(shù)兩個方面進行深入研究。
根據(jù)液體在固體表面的粘附機理,結(jié)合固液界面粘附功理論和光滑固體表面潤濕模型,分析液體在加工粗糙表面上的鋪展過程,研究固液氣三相接觸線的動態(tài)運動特性,進而直接分析液體粘附過程,建立基于最小系統(tǒng)不銹鋼換熱器管自由能的接觸線鋪展模型,為管道防粘附表面的制備提供理論指導。進行了加工表面潤濕實驗,采用靜態(tài)接觸角測量方法驗證了理論模型的正確性。
關(guān)于小直徑管道防粘內(nèi)表面的制備,張文討論了目前電化學拋光技術(shù)在大縱橫比小直徑管道內(nèi)表面加工中的缺陷和不足,給出了可操作性強、加工成本低的管道內(nèi)表面電化學拋光方案。分析了電化學拋光的機理。實驗研究了工具電極轉(zhuǎn)速、工具電極進給速度、加工間隙、電流密度、電解液溫度、電解液流速和加工時間對拋光質(zhì)量的影響,為優(yōu)化管道內(nèi)表面拋光工藝提供了依據(jù)