传热强化技术越来越多的应用于工业中，然而随着科学和技术的逐渐进步，高集成、大热流、微系统对传热提出了新的要求，迫切需要出现更加高效的传热强化技术。由此，纳米传热强化技术应运而生，并很快成为世界各国的研究热点。纳米TiO₂表面具有气敏、湿敏、介电效应、光电转换效应、高催化活性等优点而被广泛应用于太阳能电池、自清洁材料、光催化降解和气体传感器等领域。相对于其它形式的纳米TiO₂表面，TiO₂纳米管阵列表面作为纳米TiO₂表面一种新的存在形式，具有更强的吸附能力和更大的比表面积，具备了理想沸腾传热强化表面的要素。因而研究TiO₂纳米管阵列表面的传热强化具有较高工程价值。文中选用阳极氧化法，分别以有机和无机溶剂为电解液，成功地在钛板、钛管表面构造出两种不同结构尺寸的垂直导向TiO₂纳米管阵列结构膜层。以蒸馏水为工质，对TiO₂纳米管阵列表面（改性表面）进行了池沸腾与管内流动沸腾的传热性能研究。结果表明，与光滑表面相比，无论池沸腾还是管内流动沸腾，改性表面传热系数均偏大，而且相对于以无机溶剂为电解液阳极氧化制备的改性表面P2而言，有机电解液制备的改性表面P1沸腾传热强化效果更好。池沸腾中改性表面的沸腾传热系数提高了80%¹10%，管内流动沸腾中改性表面的沸腾传热系数也可提高40%⁹0%，同时改性表面与光滑表面的流动压降相近，改性表面并没有因表面形貌的改变而造成压力损失的增大，而且流速对改性表面传热强化效果影响较小。通过池沸腾CCD可视化装置，本文对工质沸腾过程中汽泡的产生、长大和脱离过程进行了观测，发现改性表面上汽泡半径明显较小，汽泡密度和脱离频率较高。这从另外一个方面间接诠释了改性表面强化沸腾传热的原理，即膜层中众多的纳米孔洞显著提高了液体沸腾时的汽化核心数量，从而增强了沸腾传热效率。文中采用最小二乘法，对Gungor模型的抑制因子系数进行修正，得出了适合改性表面管内流动沸腾传热系数公式，该公式与实验数据吻合较好，误差在20%以内。