絕緣子超疏水涂層表面水滴凍結(jié)過程及其影響因素.pdf

1、超疏水表面因具備一定的反彈水滴、延緩凍結(jié)及減小與冰的粘接強(qiáng)度的能力,在一定程度上有助于輸電線路導(dǎo)線和絕緣子防冰或延緩覆冰,已成為目前研究的熱點(diǎn)。然而,對超疏水表面是否具有實(shí)際防覆冰能力仍存在一定爭論,特別是超疏水表面水滴運(yùn)動特性與凍結(jié)過程等影響超疏水表面覆冰特性的基礎(chǔ)問題尚未見較多深入研究。為了揭示超疏水涂層表面水滴的凍結(jié)微觀過程,為研究絕緣子應(yīng)用超疏水涂層防覆冰提供參考,本文在人工氣候室內(nèi)對涂覆不同超疏水或疏水涂層的玻璃片表面過冷卻水

2、滴的運(yùn)動特性、凍結(jié)過程以及涂覆不同疏水性涂層的玻璃絕緣子表面覆冰增長進(jìn)行了試驗(yàn)研究。取得的主要研究成果如下:
　　在低溫低氣壓試驗(yàn)室中,獲取了連續(xù)噴霧過冷卻水時疏水性表面上水滴運(yùn)動變化過程,研究了表面水滴的運(yùn)動特性,并分析了表面的接觸角、接觸角滯后、表面粗糙度、環(huán)境溫度等因素對水滴運(yùn)動特性的影響。在疏水性涂層表面上,水滴只有在直徑增大到一定的大小才會從表面滾落,接觸角越大、接觸角滯后越小、粗糙度越大、表面傾斜角度越大,表面上水滴滾

3、動所需的直徑就越小,水滴在表面上所能累積的體積越小,停留的時間也就越短,水滴凍結(jié)的可能性也就越小。
　　針對靜置水滴和連續(xù)噴霧過冷卻水情況下的水滴,借助顯微鏡獲得了不同超疏水或疏水涂層表面上水滴結(jié)晶成核的動態(tài)過程,并分析了水滴凍結(jié)的成核機(jī)制及其影響因素。統(tǒng)計分析了不同疏水性涂層表面出現(xiàn)凍結(jié)水滴的時間,研究了接觸角、接觸角滯后、表面粗糙度等因素對水滴凍結(jié)時間的影響。靜置的水滴無法反映水滴在超疏水表面的運(yùn)動特性,其凍結(jié)時間也難以反映在

4、連續(xù)噴霧時表面延緩覆冰的時長。進(jìn)行超疏水涂層防覆冰試驗(yàn)研究時,建議使用對試品連續(xù)噴霧過冷卻水的方法進(jìn)行試驗(yàn),并用表面上出現(xiàn)局部凍結(jié)水滴坍塌或是完全凍結(jié)水滴的時間或者試品表面完全被冰層覆蓋的時間來表征疏水性涂層延緩覆冰的能力。
　　在人工氣候室對涂覆不同超疏水或疏水涂層的玻璃絕緣子進(jìn)行人工覆冰試驗(yàn),研究了超疏水涂層對絕緣子表面覆冰增長的影響。結(jié)果表明,超疏水涂層能在一定的程度上延緩絕緣子的覆冰,涂層表面的接觸角越大、接觸角滯后越小,