超疏水表面实现滴状冷凝强化传热的研究进展

冷凝传热是各种工业领域中普遍存在的一种能量传输方式,分为滴状冷凝和膜状冷凝两种形式,其中滴状冷凝具有更高的传热系数和更优异的传热性能.在热交换器表面实现液滴的滴状凝结可以有效地提高其传热效率,对于减小热交换器的尺寸、提高能源利用率和节约能源都具有重要的现实意义.总结了近年构筑超疏水表面以实现滴状冷凝强化传热的研究进展,...     

超疏水表面蒸汽及含不凝气蒸汽滴状冷凝传热实验分析

通过紫铜基表面上制备两种具有微纳米结构的超疏水表面以及相同化学修饰的光滑疏水表面,实验研究了各表面上空气环境下水的润湿特性以及在纯蒸汽、蒸汽-空气混合气体环境下,表面的滴状冷凝传热特性和冷凝液滴的运动和润湿特性。结果表明:纯蒸汽滴状冷凝条件下,超疏水表面的传热性能明显低于光滑疏水表面的传热性能;含低浓度不凝气蒸汽冷凝环境下,超疏水表面传热性能与光滑疏水表面相近;蒸汽冷凝环境中,超疏水表面上液滴的接触角明显低于其在空气条件下接触角,并且接触角滞后增大。分析得到,微纳米结构的存在使冷凝过程液滴的接触角滞后增大,微纳米结构中冷凝液滞留增加的壁面热阻等抑制了滴状冷凝传热性能;并提出了蒸汽及含不凝气蒸汽冷凝环境中液滴在超疏水表面上的润湿模式。     

PVDF中空纤维换热管超疏水表面强化蒸气滴状冷凝传热

为了提高塑料换热管的传热性能，通过两步涂覆法制备了具有超疏水表面的复合塑料换热管。首先采用多孔PVDF中空纤维膜为支撑层，以导热材料纳米ZnO填充聚二甲基硅氧烷（PDMS）为皮层，制备了具有致密外表皮层的复合塑料换热管。其次为了强化蒸气的滴状冷凝传热，通过考察正硅酸乙酯含量，氨水含量等条件的影响，制备出了具有超疏水表面的PVDF复合塑料换热管。结果表明，所制备的换热管表面接触角可达154°，与熔融法及NIPS法制备的换热管相比，总传热系数可提高85.3%～147.3%。     

Ni-P化学镀层表面实现滴状冷凝传热

为了探索能实现滴状冷凝传热的表面制备技术,采用化学镀技术在碳钢表面制备非晶态Ni-P化学镀层,对其冷凝传热性能进行了实验研究。结果表明,Ni-P化学镀层表面常压水蒸气下实现了完全的滴状冷凝传热,表面热通量和传热系数均比膜状冷凝Nusselt理论计算结果提高了3～5倍。同时发现,镀层的非晶态是实现滴状冷凝传热形态的主要原因,经过热处理晶化后,表面形成的是滴膜共存的冷凝传热形态,冷凝传热强化效果显著降低。     

滴状冷凝传热机理的研究 (Ⅰ)传热表面的制备及传热性能实验

采用离子注入技术对紫铜表面进行处理,在几种表面上都获得了稳定的滴状冷凝.对各种表面进行了冷凝传热性能实验,并对实验结果进行了分析讨论.     

在复合镀层表面上实现滴状冷凝传热的研究

研究了采用Ｎｉ－ＰＴＦＥ复合镀层表面实现水蒸气滴状冷凝的新方法。在对Ｎｉ－ＰＴＦＥ复合电镀工艺研究的基础上，进行了水蒸气在无镀层的黄铜板表面和有复合镀层表面的冷凝传热的对比实验。实验结果表明，在Ｎｉ－ＰＴＦＥ复合镀层表面上可实现水蒸气的滴状冷凝，有着显著的强化冷凝换热效果。     

滴状冷凝强化传热管制备及性能研究

采用涂覆-热处理法制备了二甲基硅油膜、硅橡胶膜、纳米白炭黑-硅橡胶膜滴状冷凝强化传热管。研究了二甲基硅油、107硅橡胶、纳米Si O2在铸膜液中浓度对热通量、总传热系数、冷凝传热系数及表面传热温差等的影响,并用傅里叶红外光谱和接触角对本实验所制备的传热管表面进行了分析。结果表明:实验所制得的4种类型的传热管均可以实现滴状冷凝现象;与相应的膜状冷凝相比,纳米白炭黑-硅橡胶膜的冷凝传热系数提高了3.1~3.3倍,传热效果最好;二甲基硅油膜强化传热管的传热效果次之,与相应的膜状冷凝相比,其冷凝传热系数提高了1.9~2.1倍;两种膜的表面温差分别约为相应膜状冷凝的1.3~1.4倍和1.2~1.3倍。     

硅橡胶膜强化传热管的制备及其滴状冷凝传热研究

实验采用热处理法制备了滴状冷凝传热的硅橡胶膜强化传热管,107硅橡胶为最佳的制备材料,其水接触角为106.8°。传热效果较好传热管的制备条件为4%硅橡胶铸膜液、热处理温度350℃及惰性环境中处理1h,其热通量比沟槽管提高了约10%,比普通管提高了约80%左右;冷凝侧传热系数比沟槽管提高了30%,比普通管提高了约4倍左右。采用红外对制备的107硅橡胶膜强化传热管进行了表征,经过热处理硅橡胶会产生交联缩合。     

超薄PTFE表面上滴状冷凝的传热研究

采用离子束动态混合注入技术 ( Dynamic Ion- beam Mixed Implantation)制备了铜基、不锈钢基聚四氟乙烯 ( PTFE)的超薄聚合物薄膜 ,实现了水蒸汽的滴状冷凝。对不同冷凝表面的传热特性进行了试验测定。分析讨论了试验表面制备工艺条件及表面材料导热系数对滴状冷凝传热性能的影响。     

超疏水表面制备技术的研究进展

对固体表面浸润性的基本理论及超疏水表面制备技术进行了概括,简单介绍了本研究小组最新研制的一种超疏水涂层材料制备技术。     

分割表面对蒸汽滴状冷凝传热特性的影响

实验测定了相同操作条件下涂层表面1:1分割前后水蒸汽冷凝传热通量与表面过冷度的关系,对分割表面上滴膜共存冷凝进行了研究,结果表明,分割表面上滴膜共存时的热通量比全部为滴状和膜状冷凝表面热通量的平均值大,且其差值随处理表面上接触角的增大而增大. 从固液界面效应的角度对该现象进行了分析,并解释了其原因.     

硅橡胶膜滴状冷凝强化传热管的制备

实验采用涂覆-热处理法制备了4种硅橡胶膜滴状冷凝强化传热管。其中白炭黑-硅橡胶强化传热管的表面水接触角为137.19°,其冷凝传热系数比相应的膜状冷凝提高了3.1～3.3倍,表面温差大约是相应膜状冷凝的1.3～1.4倍。     

大气压附近蒸汽温度对滴状冷凝传热的影响

<正>滴状冷凝作为一种高效传热方式,自从被人们发现以来,许多研究者在这一领域作了大量研究工作.早期的研究主要集中在实现滴状冷凝的方法上.随着对滴状冷凝现象认识的加深,人们逐渐加强了对滴状冷凝传热机理的研究,提出了许多观点来解释滴状冷凝高效传热的原因,其中主要有两种假说,一种是液膜破裂假说,另一种是固定成核中心假说.     

Filmwise Condensation Heat Transfer Enhancement with Dropwise and Filmwise Coexisting Condensation Surfaces

Six surfaces were prepared with defferent surface division patterns for the experimental investigationof steam condensation heat transfer characteristics for dropwise and filmwise coexisting(DFC)condensationsurfaces under atmospheric pressure Dropwise condensation(DWC)was promoted with an ultrathin polytetrafluoroethylene(PTFE)film,which was prepared by the dynamic ion-beam mixed implantation(DIMI)method.The results showed that the condensation phenomena at the intersection between the dropwise andfilmwise condensation regios were quite different for different relative positions of the dropwise and filmwisecondensation regions.The experimental results revealed that the condensation heat transfer characteristics werehighly influenced by the surface division number and the relative area ratio of the dropwise and filmwise conden-sation regions.The impact of thesc findings on heat transfer enhancement mechanism for condensation heattransfer is discussed in detail.     

引入接触角的滴状冷凝分形传热功当量模型

以Rose模型为基础,引入接触角因素建立单个液滴传热模型,基于液滴在冷凝表面的分形分布特性,考虑接触角对分形维数的影响建立液滴分布函数,进而建立不同接触角表面通用传热模型.采用不同液滴分布模型分别计算求得通过冷凝生长的液滴的分布函数f(r)以及通过合并生长的液滴的分布函数F(r),并将总冷凝传热表示为上述两种方式生长液...     

超薄聚合物表面上滴状冷凝的传热研究

本文采用等离子体聚合和离子束动态混合注入技术在不同的基材(黄铜、紫铜、不锈钢和碳钢)上制备了聚六氟丙烯和聚四氟乙烯的超薄膜,并进行了垂直管外的水蒸汽的滴状冷凝实验。实验发现,对于不同的基材,表面制备的工艺参数对冷凝传热性能及维持滴状冷凝的寿命具有显著的影响。表面性能的测试和估算为预测给定蒸汽在某表面是否成滴提供了依据。     

表面形貌对初始滴状冷凝的影响

鉴于镁能与热水（冷凝液）反应,反应后镁表面的化学成分将发生变化,初始冷凝液核的形态将被保留在镁表面上,所以本实验采用金属镁作为冷凝表面。同时为了研究冷凝表面微观形貌同滴状冷凝之间的关系,在相近的冷凝条件下,选取不同磁控溅射条件下制备的镁膜作为冷凝表面,采用分形理论对镁表面冷凝前表面形貌的复杂程度进行量化研究,运用差分计盒维数法计算镁表面冷凝前表面形貌的分形维数。结果表明冷凝试件的表面形貌特征对初始滴状冷凝的液核数有较大影响,其分形维数不同,冷凝后镁表面初始液核数也不同。在实验的基础上,建立了能够反映表面分形维数对成核中心密度影响的定量关系式。     

聚合物涂层竖板上水蒸气滴状冷凝传热特性的研究

The plasma polymerization method and dynamic ion-beam mixed implantation method were employed to coat ultra-thin polymer films on copper plates. Experiments indicated that steady dropwise condensation of steam at atmospheric pressure occurred. The condensation heat transfer coefficients increased by approximately 3 and 5---7 times for the polytrimethylvinylsilane film and polytetrafiuoroethylene film respectively, compaxed with the value for film condensation under the same experimental conditions. The temperatures on the condensing surface and inside the test block were found to be rapidly and randomly fluctuated. The properties of the coated films and advantages of the methods used in this investigation were discussed briefly.