逆向流动边界下窄方腔内相变材料融化传热数值研究

为分析复杂流动边界条件对相变材料融化进程的影响,采用计算流体动力学方法进行数值模拟,研究了窄方腔内月桂酸在逆向流动边界中的融化传热特性。建立了填充有相变材料的窄方腔两侧流过参数相同但逆向的传热流体的物理模型。通过数值模拟得到了相变材料融化形态变化以及相对应的液体分数、温度、速度矢量分布等瞬态传热特性,从中总结出了腔体中相变融化机制和传热机理。选取雷诺数1×10⁴,3×10⁴,5×10⁴,7×10⁴和瑞利数3×10⁶,4×10⁶,5×10⁶,6×10⁶的7种工况,分析了不同边界条件对传热过程的影响。结果表明：腔内自然对流的产生大大增加了传热强度,导致顶部相变材料率先完全融化;融化阶段的传热方式依次为导热、导热与对流混合、对流主导传热;在两侧流体的共同传热作用下腔内外换热效果明显增强;雷诺数和瑞利数都对融化过程有积极的影响,但融化前期雷诺数影响较大,后期瑞利数逐渐起主导作用。     

使用温度对特氟龙食品接触用不粘涂层摩擦学性能的影响

目的模拟日常使用情况,考察使用温度对食品接触用特氟龙不粘涂层表面特性及摩擦学性能的影响。方法利用马弗炉,在大气环境下,对特氟龙不粘涂层在不同温度下加热处理30 min。采用扫描电子显微镜、Raman光谱仪、接触角测量仪、摩擦磨损试验机等对热处理前后涂层的结构及摩擦学性能进行测试。结果当热处理温度低于500℃时,不粘涂层的表面润湿性、硬度及摩擦学性能变化不大。当热处理温度达到550℃时,涂层的表面结构发生明显的变化,部分涂层从底材剥落,同时观察到涂层中含氟树脂已完全分解。此时涂层的表面对去离子水和橄榄油的接触角分别为10°和12°,表现为明显的亲水和亲油性能,硬度仅为未处理涂层的1/5。涂层在干摩擦条件下及去离子水介质中,摩擦系数和磨损体积均急剧增大。结论使用温度对食品接触用特氟龙不粘涂层的表面结构及摩擦学行为影响较大。     

基于响应面法的铁表面PTFE涂层的使用寿命研究

目的模拟生活中不粘锅的使用环境,采用响应面法预测铁表面PTFE涂层的使用寿命,为生活中合理使用不粘锅提供支撑。方法通过响应面法考察转速和载荷对铁表面PTFE涂层使用寿命的影响,采用中心组合试验设计(CCD)考察载荷以及转速对于铁表面PTFE涂层使用寿命的影响及其相互作用。结果载荷和转速对于涂层使用寿命的影响都极为显著,检验值(F)都小于0.0001。通过试验设计软件得出使用寿命与转速和载荷的二阶多项式方程,并且复相关系数R2为0.9951,能解释99.51%响应值的变化,因此模型能够较准确地预测铁表面PTFE涂层的使用寿命。该实验工况下铁表面PTFE涂层的最佳使用参数分别为转速200r/min和载荷25 N,此时涂层寿命为147 min左右。结论模拟日常生活中使用不粘锅的实际情况,并运用响应面法分析和预测PTFE涂层的使用寿命具有科学性和可操作性,能够很好地指导生活中安全使用不粘锅。