表面特性對自然對流條件下豎直冷平板上結(jié)霜過程影響的實驗研究.pdf

1、結(jié)霜廣泛存在于各種低溫設備與系統(tǒng)中，往往給系統(tǒng)的運行帶來巨大的危害，如增大了換熱器表面的熱阻、降低介質(zhì)流通的截面積等，所以必須定期融霜。融霜的過程又會增加初投資和能源消耗，因此找到有效的抑霜手段，使結(jié)霜現(xiàn)象在最初發(fā)生那時起就能得到有效的抑制，無疑是非常重要的，這也是本文所要研究的主要內(nèi)容。 針對目前親水涂料所存在的種種缺陷，缺乏實用性這一制約先進親水涂料發(fā)展的角度出發(fā)，在原有涂料配方的基礎上研制了兩種新型的親水性抑霜涂料配方并申

2、請了國家發(fā)明專利。這兩種涂料在成膜的厚度、表面硬度、與金屬壁面結(jié)合的牢固程度等方面較以往親水涂料有明顯的改善，如新涂料的成膜厚度可以非常薄，目前已經(jīng)實現(xiàn)的涂層厚度為0.04mm，而以前的涂料成膜最薄也在0.3mm以上，僅為原來厚度的15％。而且，新涂料的抑霜效果比以前有了明顯改善，尤其是開發(fā)的第二種涂料在高濕度、低壁溫的環(huán)境中比以往涂料的抑霜時間可增加兩個小時以上。此外，我們還對環(huán)境濕度及冷面溫度的變化對這兩種涂料抑霜效果的影響進行了系

3、統(tǒng)的實驗研究與分析。將新研發(fā)的抑霜涂料實際應用到某個冰箱內(nèi)表面，對比實驗表明，涂有防霜涂料的部分在冰箱連續(xù)運行六個月后仍然表現(xiàn)出非常好的抑霜性能，說明這種涂料已經(jīng)具備了工程應用的基本條件。對這種親水涂料的抑霜機理進行了分析討論，認為可能與其所含的高分子類樹脂和水分子的極性特點有關(guān)。 在國內(nèi)外率先對仿生超疏水表面上的結(jié)霜現(xiàn)象進行了研究。仿生超疏水表面是近幾年研究的一個熱門問題，這種表面是由多重微米．納米級的結(jié)構(gòu)組成，與水滴的接觸角

4、可高達150。以上，滾動角在5。以下?？紤]到表面的疏水性與水滴凝結(jié)及結(jié)霜的關(guān)系，應用這種表面于制冷防霜的領域中，將具有非常廣闊的前景。我們加工制造了這種表面(接觸角為162°)并通過實驗研究了這種表面上的結(jié)霜現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)這種仿生表面確實有很強的抑霜作用，能延遲初始霜晶的出現(xiàn)在55分鐘以上；尤為重要的是，實際觀察證明，在這種仿生超疏水表面上的成霜過程非常特殊，完全不同于普通固體表面：霜晶圍繞一個個局部中心橫向生長，最后形成一簇簇類似菊花狀或

5、麥穗狀的霜晶團。這種獨特的霜層結(jié)構(gòu)到目前為止還沒有見諸報道。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能和該表面所特有的微觀結(jié)構(gòu)及規(guī)則的初始霜晶形狀有關(guān)。對磁性表面上結(jié)霜現(xiàn)象進行了初步的實驗研究并探索了利用磁性表面抑霜的可能性。實驗觀察發(fā)現(xiàn)，磁性表面上水滴的凝結(jié)、霜晶的形成過程和霜晶的形態(tài)與無磁性表面上的情況是完全不同的，水滴凝結(jié)的大小、分布的均勻性及霜晶的疏密程度都會受到磁場的影響，所形成的霜層非常特殊，結(jié)構(gòu)更加規(guī)則，完全不同于普通非磁性表面上的霜層結(jié)構(gòu)。