表面特性對(duì)自然對(duì)流條件下豎直冷平板上結(jié)霜過(guò)程影響的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、結(jié)霜廣泛存在于各種低溫設(shè)備與系統(tǒng)中，往往給系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)巨大的危害，如增大了換熱器表面的熱阻、降低介質(zhì)流通的截面積等，所以必須定期融霜。融霜的過(guò)程又會(huì)增加初投資和能源消耗，因此找到有效的抑霜手段，使結(jié)霜現(xiàn)象在最初發(fā)生那時(shí)起就能得到有效的抑制，無(wú)疑是非常重要的，這也是本文所要研究的主要內(nèi)容。 針對(duì)目前親水涂料所存在的種種缺陷，缺乏實(shí)用性這一制約先進(jìn)親水涂料發(fā)展的角度出發(fā)，在原有涂料配方的基礎(chǔ)上研制了兩種新型的親水性抑霜涂料配方并申

2、請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利。這兩種涂料在成膜的厚度、表面硬度、與金屬壁面結(jié)合的牢固程度等方面較以往親水涂料有明顯的改善，如新涂料的成膜厚度可以非常薄，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的涂層厚度為0.04mm，而以前的涂料成膜最薄也在0.3mm以上，僅為原來(lái)厚度的15％。而且，新涂料的抑霜效果比以前有了明顯改善，尤其是開(kāi)發(fā)的第二種涂料在高濕度、低壁溫的環(huán)境中比以往涂料的抑霜時(shí)間可增加兩個(gè)小時(shí)以上。此外，我們還對(duì)環(huán)境濕度及冷面溫度的變化對(duì)這兩種涂料抑霜效果的影響進(jìn)行了系

3、統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究與分析。將新研發(fā)的抑霜涂料實(shí)際應(yīng)用到某個(gè)冰箱內(nèi)表面，對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，涂有防霜涂料的部分在冰箱連續(xù)運(yùn)行六個(gè)月后仍然表現(xiàn)出非常好的抑霜性能，說(shuō)明這種涂料已經(jīng)具備了工程應(yīng)用的基本條件。對(duì)這種親水涂料的抑霜機(jī)理進(jìn)行了分析討論，認(rèn)為可能與其所含的高分子類樹(shù)脂和水分子的極性特點(diǎn)有關(guān)。 在國(guó)內(nèi)外率先對(duì)仿生超疏水表面上的結(jié)霜現(xiàn)象進(jìn)行了研究。仿生超疏水表面是近幾年研究的一個(gè)熱門問(wèn)題，這種表面是由多重微米．納米級(jí)的結(jié)構(gòu)組成，與水滴的接觸角

4、可高達(dá)150。以上，滾動(dòng)角在5。以下?？紤]到表面的疏水性與水滴凝結(jié)及結(jié)霜的關(guān)系，應(yīng)用這種表面于制冷防霜的領(lǐng)域中，將具有非常廣闊的前景。我們加工制造了這種表面(接觸角為162°)并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了這種表面上的結(jié)霜現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)這種仿生表面確實(shí)有很強(qiáng)的抑霜作用，能延遲初始霜晶的出現(xiàn)在55分鐘以上；尤為重要的是，實(shí)際觀察證明，在這種仿生超疏水表面上的成霜過(guò)程非常特殊，完全不同于普通固體表面：霜晶圍繞一個(gè)個(gè)局部中心橫向生長(zhǎng)，最后形成一簇簇類似菊花狀或

5、麥穗狀的霜晶團(tuán)。這種獨(dú)特的霜層結(jié)構(gòu)到目前為止還沒(méi)有見(jiàn)諸報(bào)道。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能和該表面所特有的微觀結(jié)構(gòu)及規(guī)則的初始霜晶形狀有關(guān)。對(duì)磁性表面上結(jié)霜現(xiàn)象進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究并探索了利用磁性表面抑霜的可能性。實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，磁性表面上水滴的凝結(jié)、霜晶的形成過(guò)程和霜晶的形態(tài)與無(wú)磁性表面上的情況是完全不同的，水滴凝結(jié)的大小、分布的均勻性及霜晶的疏密程度都會(huì)受到磁場(chǎng)的影響，所形成的霜層非常特殊，結(jié)構(gòu)更加規(guī)則，完全不同于普通非磁性表面上的霜層結(jié)構(gòu)。