自然对流下含纳米SiO2涂层表面抑霜研究

本文用含有纳米SiO2的涂层作为亲水表面,并在其上进行结霜实验研究.用接触角测量仪测出涂层表面和紫铜板表面的接触角,在不同实验条件下测量了涂层表面霜层的厚度,并与紫铜表面的霜厚进行了对比.结果表明在环境相对湿度较小、冷壁温度不太低的条件下,这种涂层能够较好地抑制霜层的生长.通过使用红外成像仪对不同时刻霜层表面温度测量,结果表明,这种亲水涂层具有较小的传热热阻,与具有较大传热热阻的霜层相比几乎可以忽略.     

抑霜涂层耐水性能的实验研究

本文利用自行研发的一种强吸水性涂料制成厚度为0.05 mm的抑霜涂层,对涂层的持续亲水性和重复抑霜性能进行了测试.结果表明,该涂层经过20次的干湿循环之后仍然具有较强的吸水能力;在相对环境湿度为53%、壁温-10.5℃条件下的实验表明,该涂层的重复性抑霜效果良好.     

换热器表面抑霜/除霜技术研究进展

空气源热泵以其方便灵活、高效环保的特点得到了较为广泛的推广和应用。然而,空气源热泵在低温高湿环境下的结霜问题严重制约了其高效稳定运行。首先从结霜机理出发,将表面冷凝结霜的初期划分为液滴冷凝、液滴开始冻结、霜层传播和霜层积聚四个阶段。其次,对近年来空气源热泵的常见抑霜方法进行了总结归纳,重点介绍了调整蒸发器入口空气参数、优化换热器结构设计、换热器表面改性和外加电磁场等抑霜方法的研究进展。此外,介绍了现有空气源热泵常见的除霜方法及研究现状,并为实现空气源热泵在低温高湿条件下的高效运行,提出了进一步研究的方向和建议。     

自然对流条件下仿生超疏水表面的抑霜研究

仿生超疏水表面具有多重纳米和微米级的超微结构,其与水滴的接触角一般在150度以上,本文将这种仿生超疏水表面应用到制冷抑霜实验中,观察其表面上水珠的生成、冻结、初始霜晶的出现以及最终霜晶的特殊形态,与普通金属表面上霜的形成过程相比,这种表面具有很强的抑霜性,在-10℃的冷表面上它能延迟初始霜晶的形成55 min以上,其最终形成的霜晶结构松散,较易去除.在实验中首次发现了在该表面上形成的霜晶形态特异,类似一朵朵菊花.最后本文从理论上分析了这种表面的抑霜机理.     

超亲水多孔表面制备及其池沸腾换热研究

采用电沉积法制备了纳米级树枝状结构与微米级孔穴结构复合的多孔表面,分析了电镀时间对多孔表面结构的影响,制备的多孔表面孔隙率最高可达94.4%,且具有超亲水特性。建立了多孔表面的去离子水池沸腾换热实验系统,对比研究了多孔表面与平表面的池沸腾换热性能,结果表明,多孔表面的临界热流密度239 W/cm~2,最高对流换热系数5.9W/(cm~2K),分别比平表面提高了100%和120%。     

液滴撞击超亲水表面的最大铺展直径预测模型

液滴撞击超亲水表面铺展之后形成的薄液膜铺展直径是喷雾冷却、降膜蒸发等传热传质过程的一项关键控制参数.以往模型在预测超亲水表面惯性力驱动下的最大铺展直径时,存在低韦伯数下呈反常趋势、高韦伯数下预测值偏低等问题.针对上述问题,本文采用高速摄像技术研究液滴撞击过程中的铺展水力学特性,发现了以往模型未完全考虑超亲水表面的铺展特性:球冠状液膜、高黏性阻力及重力势能做功.本文考虑了液膜球冠形态、重力势能、辅助耗散,修正了以往最大铺展直径的预测模型,并建立了适用于超亲水表面最大铺展直径的预测模型.通过对铺展过程中各能量成分分析发现,在超亲水表面上动能、表面能、重力势能均转化为黏性耗散能,其中:在低韦伯数下,表面能转化为黏性耗散能占主要作用;在高韦伯数下,动能转化为黏性耗散能占主要作用.并且,在低韦伯数下,重力势能和辅助耗散的引入对于准确预测超亲水表面最大铺展直径具有重要作用.将模型预测结果与实验结果比较发现,本模型成功消除了以往模型在低韦伯数下的反常趋势,且能较好预测宽韦伯数范围下超亲水表面最大铺展直径.同时,本模型可以预测亲水和疏水固体表面的液滴最大铺展直径.超亲水表面最大铺展直径的准确预测模型的...     

亲水/疏水复合凹槽壁面上气泡成核的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学方法研究亲水/疏水性复合壁面凹槽壁面对气泡成核的影响,并对比其与单一亲水性或单一疏水性凹槽壁面在成核行为、成核率等方面的差异。结果表明:液体氩在不同润湿性凹槽壁面加热下均产生明显的气核,但成核现象存在差异;固–液传热效率随着亲水性的增强而提高,而壁面附近液体原子所受的势能束缚随疏水性增强而降低,亲水/疏水性复合壁面凹槽可利用其亲水侧高效传热与疏水侧低相变能垒的优势,提高被加热液体的成核率。     

低喷淋密度超亲水表面水平管降液膜温度分布

水平管降液膜蒸发广泛应用在石油、化工、海水淡化等领域,对低喷淋密度温度演化规律的研究有助于拓宽其应用范围,理解其微观机理。本文在超亲水表面上结合红外热追踪技术,对水平管降液膜表面的温度演化规律进行了研究,分析了温度分区现象和温升规律。实验中首次发现了马鞍形液膜内部的高温环状结构,并结合三维数值模拟揭示了掺混作用导致的局部高温环状结构形成的内部机理。     

稳定自然对流下的温度梯度液相外延

介绍了稳定自然对流下的温度梯度液相外延,稳定自然对流由加在溶液上的水平温差产生,用简化模式计算了该生长的生长速率,计算给出:该生长的生长速率与水平温差的平方根成比例;具体对Ga_0.85Al_0.15AS生长,在本工作给定的条件下,生长速率为稳态扩散理论预示生长速率的1124倍,在大部份生长面积内,外延层的厚度变化小于平均厚度的±10％,设计了稳定自然对流下的温度梯度液相外延装置,用该装置生长了厚Ga_1-xAl_xAs层,实 关键词：     

飞秒激光双光束干涉高效率地制备硅表面超亲水结构

利用飞秒激光双光束干涉技术,结合柱透镜线扫描技术,在30 s内制备了面积为10 mm×10 mm的微米-纳米复合结构,极大地提升了激光加工效率.飞秒激光刻蚀后的硅表面包含双光束干涉引起的长周期微米结构,以及飞秒激光诱导的纳米周期结构.微米-纳米复合结构极大地提升了表面粗糙度,在毛细效应的作用下,硅在空气中显示出超亲水性...     

结霜发生随机性的实验研究

结霜是影响制冷设备工作的不利因素之一,对结霜发生的研究可以指导改进除霜方案。本文通过显微摄像的手段研究了结霜发生过程。对于不同的冷壁面温度和水蒸汽分压力,有两类结霜发生过程:一是经过气液固相变形成霜,二是经过气固相变形成霜。实验观察到第一类结霜的转变时间具有随机性,并对此现象进行了分析。     

冷表面温度对动态结霜过程霜层特性影响的实验研究

本文利用直流风洞型冷表面结霜实验台,对冷表面温度变化条件下,动态结霜过程的霜层特性进行了实验研究。分析了结霜条件为:空气温度10.5℃、相对湿度80%、风速3m/s、冷表面温度-3.5～-19.7℃范围内,结霜过程的结霜速率、除霜频率、霜层高度、结霜量、霜层密度及霜层导热系数等霜层物性参数的变化规律。     

低温环境下水平铜表面液滴冻结的实验研究

本文实验研究了低温受迫对流条件下空气参数对水平冷表面上液滴冻结的影响。冷表面温度分别为-15.5℃和-19.5℃,空气温度变化范围为-6～8.5℃,相对湿度变化范围为50%～80%,空气流速变化范围为1.0～9.0 m/s。结果表明,冷表面上液滴冻结的时间随冷面温度的升高而增加,随空气相对湿度的升高而减小。另外,空气温度和流速对冷表面液滴冻结也有较大的影响,随着空气温度和流速的增加,液滴冻结时间先减小后增大。     

梯度表面能材料上液滴运动特性实验

对水平和30°倾角放置梯度表面能材料表面上液滴运动特性进行了可视化实验,分析了液滴在梯度表面上运动速度的变化规律,以及液滴大小和表面倾角对运动速度变化的影响.实验结果表明:在梯度表面能材料上,液滴能获得较大的宏观运动速度,并可以沿30°倾角放置的梯度表面材料上自下而上的运动;大液滴较小液滴的峰值运动速度大,运动距离更远;液滴在运动过程中出现蠕动的现象.     

自然循环过冷沸腾净蒸汽产生点的实验研究

本文报告了使用R-12作工质进行的自然循环过冷沸腾净蒸汽产生点的实验结果。实验过程中使用可视化方法观察确定过冷沸腾净蒸汽产生点。在相当宽广的工质压力、入口过冷度及加热功率范围内研究了上述参数对过冷沸腾净蒸汽产生点的影响。实验结果证实,对自然循环流动,汽泡所受的浮升力对净蒸汽产生点的汽泡的脱离有重要影响。据此,本文提出了使用同时考虑浮升力作用的修正的Levy模型计算自然循环过冷沸腾净蒸汽产生点的计算方法。     

原表面回热器换热阻力特性试验研究

本文对研制加工的适用于 100 kW 微型燃气轮机的 CW(Cross Wavy) 原表面回热器进行了试验研究,通过对两侧流体进、出口温度、压力等的测量,重点分析了燃气流量、入口温度及空气进口压力变化对换热阻力的影响,得出了在变工况下回热器的流动与换热性能规律,结果表明:所研制的 CW 原表面回热器空、燃气两侧换热均匀,提高了换热效率,两侧压降都有不同程度降低,并得出了有工程应用价值的 Nu-Re 及 f-RE 准则关系式,可为原表面回热器的设计制造提供参考.     

冷面结霜初始形态的理论分析

从形核的概念出发,分析了水蒸气在冷面上的结霜并非单纯凝华的原因,对结霜前的微细观结露现象给予了理论解释:水蒸气在零度以下冷面上凝结生成液核的活化率远远大于凝华生成霜核的活化率,所以冷面上最先出现的是水珠。揭示了疏水面抑制结霜的原因,即增大接触角可以提高成核势垒,使新相变得难形成,从而降低新相的活化率。