微秒激光制备超疏水表面及抑霜性能实验研究北大核心CSCD

为解决航空器在各种运行环境环境中可能出现的霜冰影响问题,利用微秒脉冲激光在钛合金表面制备了超疏水表面,并通过微观形貌、表面元素组成、润湿性和结霜实验等对超疏水效果和抑霜性能进行了分析表征。实验结果表明,微秒激光制备的不同扫描间距的微纳结构表面均达到了超疏水效果,其中扫描间距为0.2 mm的表面接触角可达159°,其表面激光作用形成的大量细小颗粒以及溅落的碎屑等形成的亚微米和纳米级结构,为空气中有机疏水基团提供了丰富的结合位点,二者共同带来了表面优良的超疏水性能,表面生长的霜层薄,霜枝较高,十分有利于外界作用清除。本方法可为航空领域霜冰问题的解决提供一定参考。     

大中型空气源热泵多台室外机并联轮换过冷除霜系统研究

结霜是降低空气源热泵冬季制热能力的主要因素之一,解决的主要技术路线是抑霜和高效除霜。针对大、中型空气源热泵除霜问题,提出一种多台室外机并联轮换过冷除霜的新型循环型式,并对该循环型式进行热力学分析与实验研究,结果表明：当采用4台室外机轮换过冷除霜时性能达到最优;除霜过程中待过冷量下降至0.25 kW时除霜结束;除霜过程中的最小制热量仍能达到机组无霜时制热量的64%以上;当室外空气温度为-10℃,轮换过冷除霜的能效比仍能达到2.18。     

超疏水表面抑制结霜研究进展

超疏水表面以其超高的表观接触角和很小的滚动角在工业中获得广泛的应用。综述了近期国内外超疏水表面在抑霜方面的研究新进展,归纳了超疏水表面的冷凝、结冰和落霜过程的过程特点和疏水性对结霜过程的影响。超疏水表面能显著延迟冷凝发生和开始结霜的时间,降低霜层的厚度。与普通表面相比,超疏水表面的霜层结构更为蓬松脆弱,可在外力作用下轻松去除,表现出较好的抑霜性能。由于部分超疏水表面在冷凝阶段丧失疏水性从而丧失抑霜性能,大大地限制了超疏水表面在抑制结霜方面的潜力。纳米结构超疏水表面较好地解决了上述问题,一部分纳米表面由于冷凝液滴的弹跳现象而表现出极佳的抑霜性能。最后,对超疏水表面研究的发展进行了展望。     

空气源热泵结霜机理及除霜/抑霜技术研究进展

结霜导致蒸发器的热阻增加,传热系数降低,系统COP减小,制约了空气源热泵的推广应用。本文在表面结霜机理研究现状的基础上,总结了影响结霜的各种因素相应除霜/抑霜技术,综述了逆循环、热气旁通和电加热三种常用除霜方法的研究进展,概括了改变空气参数、表面温度和换热器结构的抑霜效果,以及表面改性抑霜技术的研究现状。指出霜导热系数模型的局限性及除霜/抑霜技术存在的问题,提出今后应结合多种措施着重探索对水蒸气凝结、冷凝水冻结、霜层回融和塌陷等阶段均有较强抑制作用的抑霜技术。     

振动作用下平直翅片管结霜初期微液滴运动过程数值模拟

平直翅片管换热器在低温高湿环境中工作极易发生结霜现象,造成能耗增加、故障率升高,而对结霜初期的微液滴施加振动作用可以加速微液滴的滑落过程从而达到抑制结霜的效果。对结霜前期微液滴的生长过程进行数值模拟分析,并通过文献值验证了数值模拟的可靠性,然后利用不同时刻的微液滴数据,通过数值模拟的方式,研究不同振动频率作用下微液滴的运动特性,最后搭建试验平台进行验证。研究结果发现,不同体积的微液滴对应的最优振动频率有所不同,当微液滴体积较小时,较高的振动频率使微液滴在基管壁面来回振荡,不易滑落,当微液滴体积较大时,较高的振动频率有利于微液滴克服壁面摩擦力,有利于液滴滑落。     

超疏水换热器抑霜/化霜性能的实验研究

超疏水表面可有效抑制结霜,但其在换热器尺度的制备及抑霜/化霜研究较为缺乏,限制了超疏水改性技术在解决空气源热泵结霜问题上的应用。为获取超疏水换热器的抑霜/化霜性能,通过对常规翅片管换热器进行溶液刻蚀和表面氟化,整体化制备了超疏水换热器。搭建了换热器结霜/化霜实验系统,对比研究了亲水、常规和超疏水换热器的结霜与化霜特性。结果表明：在相同实验工况下结霜60 min,超疏水换热器的结霜量比亲水和常规型分别减少了18.0%和38.6%;化霜时,得益于霜层从翅片表面直接剥落,超疏水换热器的化霜时间短、能耗低。     

结霜现象及抑霜技术的研究进展

结霜现象广泛存在于制冷、低温储存、空调热泵以及其它低温领域,霜层的存在会增加换热热阻,降低传热系数,对换热系统造成一定的危害。因此研究冷表面上的结霜机理,探索有效的抑霜除霜方法一直倍受国内外学者的关注。文章简单介绍了冷表面结霜现象的基础研究,以及外加电场和磁场对结霜过程的影响,综述了抑霜技术的研究进展,主要包括表面改性如通过疏水和亲水处理来控制结霜现象的研究现状,最后对抑霜技术的研究方向以及应用前景进行了总结和展望。     

抑霜型空气源热泵机组应用实测研究

空气源热泵结霜过程会恶化机组的实际运行性能,重霜工况下尤为严重,发展抑霜型空气源热泵是保障其高效适用和良性发展的关键。本文依托四川省康定市的某住宅示范工程,开展抑霜型空气源热泵和常规型空气源热泵的现场实测研究,研究抑霜型空气源热泵实际应用中的抑霜、制热性能表现,并进行技术经济性分析。结果表明：抑霜型空气源热泵抑霜效果显著,制热性能得到显著改善,能效提升达到21%~37.3%,费用年值比常规空气源热泵降低了13%,1年左右即可回收追加的投资,具有更好的技术经济性,有助于空气源热泵技术在严重结霜气候区域的高效应用。