疏水表面蒸汽滴狀凝結(jié)傳熱的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、蒸汽凝結(jié)傳熱過(guò)程在石油、化工、航天、動(dòng)力及制冷空調(diào)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，其換熱性能的強(qiáng)化對(duì)節(jié)約能源、節(jié)省原材料及工程費(fèi)用等方面具有重要意義。滴狀凝結(jié)傳熱由于具有較膜狀凝結(jié)高出數(shù)倍乃至數(shù)十倍的傳熱系數(shù)，受到學(xué)術(shù)界和工程應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。在當(dāng)今世界能源日益緊張的情況下，如何對(duì)凝結(jié)表面進(jìn)行改性使其能夠長(zhǎng)時(shí)間維持滴狀凝結(jié)，成為眾多學(xué)者們深入研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。本文在搭建了可視化凝結(jié)傳熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)兩種不同表面上的凝結(jié)傳熱性能、液

2、滴動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。
　　利用分子自組裝膜技術(shù)在紫銅表面上制備了銅基十八烷基硫醇光滑疏水表面以及輥壓轉(zhuǎn)移技術(shù)在同一種紫銅表面上制備了銅基單層石墨烯表面。采用自行編制的接觸角測(cè)量程序測(cè)量去離子水在兩種表面上的接觸角，凝結(jié)實(shí)驗(yàn)前十八烷基硫醇分子自組裝膜的靜態(tài)接觸角為108.5°，單層石墨烯膜表面的靜態(tài)接觸角為89.7°。
　　采用Visual Basice語(yǔ)言編制了程序?qū)OSE滴狀凝結(jié)模型進(jìn)行計(jì)算，由計(jì)算結(jié)果可以對(duì)比出與Ro

3、se本人的計(jì)算值與其實(shí)驗(yàn)值相符。分析計(jì)算了在不同過(guò)冷度(0.5-20K)和不同壓力條件(5、10、20、30、40、50、60、80及101 kPa)下，光滑疏水表面的傳熱通量及傳熱系數(shù)的變化趨勢(shì):在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，在同一過(guò)冷度下，系統(tǒng)壓力越高，傳熱通量與傳熱系數(shù)也越大。同一實(shí)驗(yàn)條件，同一蒸汽壓力下，傳熱通量隨過(guò)冷度的增大而提高，傳熱系數(shù)隨過(guò)冷度的增大而下降，且隨著過(guò)冷度的增大，傳熱系數(shù)下降的趨勢(shì)逐漸緩慢。這主要是因?yàn)楫?dāng)蒸汽壓力較高時(shí)

4、，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中單位體積的蒸汽量較多，參與凝結(jié)的蒸汽量充足;且壓力高時(shí)，凝結(jié)液滴與蒸氣之間的氣-液界面熱阻也相應(yīng)較小，傳熱性能較好。
　　實(shí)驗(yàn)研究了在系統(tǒng)壓力為40 kPa、過(guò)冷度為1-26 K、冷卻水流量為11/min的條件下，水蒸汽在兩種表面上的凝結(jié)傳熱特性。結(jié)果表明，兩個(gè)表面上的凝結(jié)傳熱通量和凝結(jié)換熱系數(shù)隨過(guò)冷度的變化表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，傳熱通量隨著過(guò)冷度的增大而增大，傳熱系數(shù)則隨著過(guò)冷度的增大而下降。由實(shí)驗(yàn)中高速攝像拍攝到的表面