地热作为一种新能源,具有分布广、成本低、可直接利用、对环境污染小等优点。但是地热水的结垢与腐蚀是地热利用中存在的两个突出问题,结垢与腐蚀的出现导致传热效率及出水量下降、能耗和物耗增加,同时带来严重的安全隐患。目前,针对地热水换热器设备的防垢与防腐问题,研究者主要采用添加化学抑制剂、涂覆有机涂层等方法以减缓或防止设备的结垢与腐蚀,但是,这些方法存在各种问题,有必要探索用于地热水换热设备防垢防腐的新方法。文献分析表明,传热表面的表面能对污垢的附着有较大影响,降低表面能可以减少地热流体中污垢在传热表面的附着,从而达到防垢的目的。所以本文拟采用液相沉积法在经过打磨、抛光、清洗等处理的紫铜基底样片上制备厚度不同SiO₂薄膜,通过对紫铜表面进行修饰,以降低表面能,由于薄膜为微纳米级厚度,对传热效率几乎没有影响;同时SiO₂薄膜具有良好的耐腐蚀、耐磨损等特点,防垢的同时也达到了防腐的效果。本文研究了氟硅酸浓度、硼酸浓度、沉积温度、沉积时间对薄膜的沉积速率的影响,并对各样片的粗糙度、表面形貌、组成成分、接触角、表面能、薄膜厚度等进行了测量与表征,获得了优化的沉积条件,而经SiO₂薄膜修饰样片的表面能降低。在污垢实验中,以碳酸氢钠与无水氯化钙配制碳酸钙饱和溶液为工质,研究了未处理样片、抛光样片及沉积SiO₂薄膜样片在不同温度及时间下的表面结垢状况及结垢速率,结果表明,经薄膜修饰样片的防垢效果明显优于未处理样片及抛光样片;同时,本实验采用全浸试验方法,以地热井水为工质进行腐蚀实验,研究了未处理样片、抛光样片及沉积SiO₂薄膜样片在不同温度及时间下的腐蚀状况,对腐蚀产物的形貌及成分进行分析,结果表明,沉积SiO₂薄膜的样片在地热水中的防腐蚀效果较差,经长时间浸泡后发生起皮、剥落,不能发挥防腐作用,各样片在地热水中主要发生电化学腐蚀,且属于均匀腐蚀类型,腐蚀产物为铜的含氧化合物。