沸腾传热作为一种高效且稳定的传热方式,被广泛应用于化工换热设备、大型集成电路冷却和能源存贮等众多领域。近年来,对微纳多孔薄膜的制备以及材料修饰技术的发展,使维持工况长久处于高传热系数的核态沸腾区成为可能,同时工质的热物性对沸腾传热性能也有较大影响。众多学者对微纳米表面和自润湿溶液能够不同程度地强化沸腾传热均给予了肯定,但考察两者耦合对传热性能的影响还鲜有人研究。本文中提出一种新型强化沸腾传热技术,即以纳米管表面为加热面,自润湿溶液为加热工质,通过池沸腾实验对比考察耦合传热与常规的光滑表面和蒸馏水传热组合的传热特性。依据实验数据和理论知识,剖析纳米表面和自润湿溶液强化传热机理,并对不同工况下产生的气泡进行动力学分析。采用阳极氧化法,以不同性质的电解液在钛板表面制备出具有高度有序的纳米管阵列。利用扫描电镜、原子力显微镜和全自动接触角测量仪等不同表面进行形貌表征;配制不同浓度的正丁醇溶液为自润湿溶液,测定溶液的表面张力和粘度。根据测定结果,选择适宜的纳米表面和自润湿溶液浓度配比,为后期的实验研究做准备。通过池沸腾实验对比考察不同的加热面(光滑面和纳米表面)与不同工质(去不凝气蒸馏水和不同浓度的自润湿溶液)相互组合工况的传热性能。实验证明:相比于常规工况,纳米表面和自润湿溶液耦合可使系统在较低的过热度下开始沸腾,有效提高传热系数和临界热流密度值,系统传热性能随自润湿溶液浓度的升高而逐渐降低。两者耦合对系统的最大HTC和CHF的强化作用稍有不同,表现出协同强化沸腾传热性能的特性。耦合传热在沸腾过程中气泡直径小、脱离频率高、出现微气泡现象和特殊有效的液体补充路径,是强化系统传热性能的主要原因。进一步从气泡行为来分析纳米表面和自润湿溶液对传热性能的影响,应用高速摄像机和冷光源组合,对纳米表面和不同工质组合工况下产生的气泡行为进行记录。纳米表面上的气泡具有脱离直径小,脱离频率高的特点。对不同工质中产生的气泡进行分非匀速和匀速段受力分析,考察曳力系数与Re数、We数和Eo数三者的关系。结合实验数据,利用白金汉Π定理分析方法,推导曳力系数模型修正表达式。不同实验工质下,不同阶段的拟合公式结果和实验值对比,非匀速段的误差小于10%,匀速段的误差小于5%。