固液表面自由能差强化蒸汽冷凝传热的研究

摘要

为了考察固液表面自由能差对膜状冷凝传热系数的影响,该文从液膜流动的角度出发,推导出了接触角与冷凝传热系数的关联式.计算结果表明,接触角在一定范围内,膜状冷凝传热系数随着接触角的增大而增大;而当接触角较小(接近0°)时,该文关联式的计算结果与经典的Nusselt理论相符.该文实验研究了相同冷凝实验条件下的水蒸汽在紫铜基离子注氮表面、紫铜基机械抛光表面、黄铜基DLC表面、黄铜基机械抛光表面上的滴状冷凝传热特性,考察了固液表面自由能差的变化(通过压力来调节)对冷凝传热的影响.实验结果表明,在相同的操作条件下,冷凝传热系数随着固液表面自由能差的增大而增大.紫铜基机械抛光表面的冷凝传热系数和热通量在实验压力为常压、70kPa、46kPa时分别比紫铜基离子注氮表面提高10﹪、16﹪、15﹪.黄铜基DLC表面上冷凝传热系数和热通量在实验压力为常压、70kPa、46kPa、31 kPa时比相同条件下黄铜基机械抛光表面分别提高8﹪、13﹪、34﹪、34﹪.以乙二醇蒸汽为冷凝工质,实验研究了固液表面自由能差的变化对膜状冷凝传热的影响.实验结果表明,乙二醇在紫铜基离子注氮表面、紫铜基机械抛光表面、黄铜基DLC表面上的膜状冷凝传热系数实验值分别比相同条件下的Nusselt计算值提高40﹪、28﹪~42﹪、25﹪~43﹪.实验数据与该文建立的数学模型的计算结果的变化趋势相一致.

目录

文摘

英文文摘

0前言

1.文献综述

1.1概述

1.2滴状冷凝过程的微观机制

1.2.1液滴的形成

1.2.2液滴的生长与合并

1.2.3液滴的脱落

1.2.4液滴的分布

1.3蒸汽冷凝的传热理论

1.4有机蒸汽的滴状冷凝

1.5实现滴状冷凝的方法

1.5.1有机促进剂

1.5.2金属及其化合物

1.5.3有机高分子涂层

1.5.4其它材料

1.6；固液表面自由能差对冷凝传热的影响

1.6.1表面自由能差对冷凝形态的影响

1.6.2表面自由能差对液膜流动的影响

1.7小结

2.固液表面自由能差对膜状冷凝传热影响的物理数学模型

2.1引言

2.2物理数学模型

2.3模型计算结果及分析

3.实验流程与方法

3.1引言

3.2实验流程及实验步骤

3.3数据处理方法与系统稳定性分析

3.3.1数据处理

3.3.2系统稳定性分析

3.4表面制备工艺与表面性能

3.4.1离子注氮表面

3.4.2类金刚石表面(DLC)

3.4.3机械抛光表面

3.4.4固体表面自由能的估算

4.固液表面自由能差效应对水蒸气滴状冷凝传热特性的影响

4.1引言

4.2紫铜基表面的实验结果与讨论

4.3黄铜基表面的实验结果与讨论

4.4固液表面自由能差强化滴状冷凝传热的机理分析

4.5冷凝温度对传热性能的影响

5.固液表面自由能差效应对乙二醇膜状冷凝传热特性的影响

5.1引言

5.2乙二醇冷凝实验结果

5.3膜状冷凝实验值与模型计算值的比较

6.结论

符号说明

参考文献

致谢