滴状冷凝

摘要： 目的获得超疏水高、低黏附表面传热性能的差异及其规律。方法以紫铜为基底,制备了亲水、超疏水高黏附与超疏水低黏附3类表面,研究了表面黏附性、蒸汽体积流量和冷却水流量等参数对冷凝传热的影响。结果蒸汽体积流量较小时,3类表面中,超疏水低黏附表面因液滴受到的黏附力较小而具有最大的冷凝传热系数。当蒸汽体积流量等于4.5 L/min时,超疏水高黏附和超疏水低黏附表面的传热系数分别为14.5 kW/(m^(2)·K)和19.8 kW/(m^(2)·K),相比亲水表面分别强化了3.6和4.9倍。随蒸汽流量的增加,3类表面的冷凝传热系数均逐渐增大。但高黏附表面上的液滴因受到的气–液界面剪切作用较强,其传热系数的增幅在3类表面中最为显著。当蒸汽体积流量增大到6.0 L/min时,超疏水高黏附表面的冷凝传热系数可达105 kW/(m^(2)·K),此时略大于超疏水低黏附表面的冷凝传热系数。结论液滴所受黏附力大小和气–液界面剪切作用程度共同决定了液滴脱落直径和冷凝传热系数的大小。因此,两类超疏水表面的冷凝传热系数随蒸汽体积流量变化的曲线存在交叉点,且交叉点所对应的蒸汽体积流量随着冷却水流量的增大而增加。

摘要： 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,针对不同特点的表面结构进行较全面的总结和概述,最后针对本领域目前尚存的问题进行总结并提出建议.

摘要： 为了解决含不凝气蒸汽滴状冷凝传热计算的难题并填补学术空白,文中通过假定含不凝气蒸汽滴状冷凝过程中冷凝相界面处的蒸汽分压,首先分别建立了气相主体蒸汽传质通量,和冷凝表面冷凝热通量的计算方法,并给定稳态下二者耦合的条件,最终确立了在竖直冷凝表面上含不凝气蒸汽滴状冷凝的传热计算模型.通过与文献中含不凝气蒸汽滴状冷凝的实验结果相对比,充分验证了文中所建立的模型的准确性和可靠性.含不凝气蒸汽滴状冷凝的传热过程,是由气相主体蒸汽传质能力和冷凝表面蒸汽冷凝能力共同作用,协调控制整体的传热效率,这也为进一步增强含不凝气蒸汽滴状冷凝冷凝传热效率提供了方向.

摘要： 目的优化电化学沉积法制备氢氧化铜纳米结构的实验参数,探究不同润湿性表面冷凝液滴尺寸分布规律。方法采用正交试验法,综合考虑电解液浓度、反应温度、极化时间、电流密度对接触角的影响,并通过SEM分析其表面形貌。同时,基于MATLAB软件,提出一种能快速精确识别、提取并统计冷凝液滴特征值的图像处理方法。结果正交试验最优参数为浓度0.5mol/L、温度5°C、时间2000s、电流密度4 mA/cm^2,此时样品表面接触角高达168.8°,滚动角小于3°。冷凝实验结果显示,在超疏水表面,冷凝液滴会频繁的合并自移除,液滴平均粒径最小,粒径在1~10μm范围内的液滴占比维持在50%左右;而在疏水与亲水样表面,冷凝液滴仅能发生合并现象,液滴平均粒径显著增大;冷凝后期,超疏水、疏水与亲水样表面冷凝液滴密度分别稳定在2000、1000、360 mm-2左右。结论纳米针结构能最大限度地降低固液接触面积,降低冷凝液滴粘附力,提高冷凝液滴合并自移除频率,减少冷凝液滴直径,提高冷凝液滴更新率,有望实现高效冷凝传热。同时通过与Image-J图像处理结果比对,验证了该冷凝液滴尺寸分布图像处理方法的可行性。

摘要： 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％.

摘要： The implementation methods of dropwise condensation,their heat exchange performance and lifetime were reviewed to better choose the most appropriate dropwise condensation surface in different applications.The results in literature show that improving the hydrophobicity of the condensation surface can not simultaneously provide prominent enhancement in heat transfer performance.The surface lifetime limits the application of dropwise condensation in industry.The current studies of dropwise condensate mainly focus on water vapor,but lack attention of low surface tension working fluids,which are commonly used in industries.The dropwise condensation surfaces obtained by the current methods are sensitive to temperature and the performance of the surface is influenced by fluctuations of temperature.It is very essential to develop a durable dropwise condensation surface that can accommodate wide temperature range and low surface tension fluids in the future.%为了更好地基于不同用途选择合适的滴状冷凝表面,针对滴状冷凝的实现方法、其滴状冷凝换热性能和寿命进行综述.结果表明:增强滴状冷凝表面的疏水性能不会同时显著提高滴状冷凝换热性能;滴状冷凝的表面寿命限制了其工业应用;滴状冷凝工质目前主要针对水蒸汽,缺乏对工业中普遍存在的低表面张力工质的关注;现有方法得到的滴状冷凝表面对温度敏感,温度过高或过低均会影响其性能;未来发展宽温区、适用于低表面张力、长寿命的滴状冷凝表面是非常必要的.

摘要： 蒸汽冷凝过程在石油化工领域有着广泛的应用,滴状冷凝传热模式相比于传统的膜状冷凝方式其传热系数与传热效率大大提高,可作为节约能源和高效利用资源的重要手段.随着金属基底超疏水表面制备技术的发展,蒸汽滴状冷凝研究的不断深入,为滴状冷凝强化传热在工业上应用提供了理论依据和制备方法.介绍了近年来金属基底超疏水表面制备技术发展,评述各方法的特点,提出滴状冷凝强化传热工业化应用所面临的问题.%The steam condensation process has been widely applied in the field of petrochemical industry. The heat transfer coefficient and efficiency of dropwise condensation mode are greatly improved compared with those of traditional film condensation mode, which can be used as an important means to save energy and make efficient use of resources. The development of preparation technology of super-hydorphobic surface on metal base, and the continuously deepened research of vapor dropwise condensation provide both the theoretical basis for the application of dropwise condensation heat transfer in industry. In this paper, the preparation technology development of super-hydrophobic surface on metal substrate in recent years was introduced, and the characteristics of each method were reviewed, and the problems about industrialization of dropwise condensation heat transfer were discussed.

摘要： 为研究滴状冷凝传热过程中液滴接触角对传热效果的影响,根据单个的热阻模型,分别给出单个液滴热交换率和热流密度的表达式,以及单个液滴半径与生长时间之间的隐式关系.同时,根据该隐式关系,利用计算机模拟滴状冷凝液滴生长过程.模拟结果表明:接触角越大,冷凝表面的热流密度越小,但热流密度对接触角的依赖程度却逐渐减弱.

摘要： 实验研究了含不凝气的纯蒸汽在两种具有相同表面结构但自由能不同的表面上的滴状冷凝液滴特性。表面自由能较高的表面液滴的平均生长速率约为具有低表面自由能表面的3倍。同一时刻，表面自由能较高的表面液滴的尺寸分布范围较宽，液滴数密度较小。冷凝初始阶段，表面自由能较低的表面具有较高的表面覆盖率，当生长一定时间后，具有高表面自由能的表面覆盖率大于低表面自由能的表面，且随着生长时间的增加，两种表面的液滴覆盖率趋于稳定，维持在一定的范围内上下波动。

摘要： 本文计算了不锈钢表面存在不同厚度薄液膜时的反射率理论值,确定了冷凝过程中壁面上具有不同介质特征时相应的反射率值范围.结合蒸汽冷凝过程的分子团聚模型,并分析实际滴状冷凝实验中反射率谱图的文献数据,得到在实际发生的连续冷凝过程中,液滴脱落后形成的空白表面上存在反射特征介于液膜与体相蒸汽分子的团聚体.同时发现不同的表面微观结构将导致不同的团聚体淀积速率,揭示以加速团聚淀积速率为目的的表面改性很可能成为强化滴状冷凝传热的有效途径.

摘要： 实验研究了低压条件下滴状冷凝时液滴生长特性。通过控制氧化和分子自组装相结合的方法,制备超疏水表面,实验观察了液滴在空气环境中和蒸汽环境中的接触角,发现蒸汽环境中的接触角比空气环境中的小,而压力对接触角没有显著影响.利用高速摄像仪记录冷凝过程中的液滴的生长周期和脱落尺寸,得到液滴的脱落半径随压力的降低而增大,生长周期也随之延长.利用文献模型分析了不同压力下直接冷凝长大液滴的生长速率,得到生长速率随压力的减小而减小,并随过冷度的减小而下降.同时利用软件处理实验图像得到不同压力下液滴的合并生长速率,发现在处理的液滴尺寸范围内不同压力下液滴的合并生长速率相同.根据滴状冷凝液滴分布的时间序列模型,分析了不同压力下液滴生长的临界尺寸,得到随着压力的降低,液滴生长方式的临界尺寸增大.

摘要： 本文基于滴状冷凝传热模型和沟流传热模型,对不同冷凝表面的不同分割方式进行了多尺度的计算和规划.通过对不同的膜状冷凝区宽度、滴状冷凝区宽度、表面过冷度以及接触角滞后的计算分析,结果显示,传热强化因子随膜状冷凝区宽度的增加而减小,随滴状冷凝区宽度的增加先增加后减小,存在最佳的分割方式.接触角滞后较大时,强化范围有大幅度的增加.同时发现,传热强化因子随过冷度的增加而降低.多尺度分析探讨了分割表面强化冷凝传热的机理,提出了强化滴状冷凝传热的思路.

摘要： 在紫铜基表面上制备了具有微纳结构的十八烷基硫醇自组装超疏水表面,采用高速摄像和显微技术研究了蒸汽-空气混合气体在该竖直表面上的冷凝液滴运动特性。实验结果表明,蒸汽-空气混合气体冷凝条件下冷凝液滴表观接触角接近于前进角状态,接触角滞后较小;合并过程中,冷凝液滴受液滴间的诱导效应发生明显的脉动规律;高不凝气含量下,冷凝液滴在合并过程释放出的表面能可以克服粘性力发生弹跳离开冷凝表面.合理设计表面微纳结构,促进液滴脉动和较小冷凝液滴的弹跳脱落,为强化含不凝气蒸汽滴状冷凝传热强化提供了一条新思路.

摘要： 采用热处理法制备了滴状冷凝传热的未交联、交联及催化交联107 硅橡胶膜强化传热管.适度交联有利于传热；催化交联导致效果变差.较好的硅橡胶膜强化传热管铸膜液制备条件为：4%107 硅橡胶铸膜液、交联剂正硅酸乙酯质量浓度0.2%.其传热性能比普通管热通量提高了约1.5 倍,比沟槽管提高了约0.8 倍；冷凝侧传热系数比普通管热通量提高了约3 倍,比沟槽管提高了约2.5 倍.

摘要： 实验研究了不同水蒸气压力条件下的滴状冷凝传热特性。10，40和70kPa时的传热系数分别是常压下的55%～58%，68%～69%和78%～84%。随着水蒸气压力的下降，液滴脱落直径变大，液滴生长周期延长，冷凝传热系数下降。通过液滴的动力学特性分析和基于界面效应的滴状冷凝传热模型，分析了低压影响水蒸气冷凝传热的主要因素，压力变化主要影响了分子扩散率和气-液相际传热热阻，导致总冷凝传热系数随压力下降。

摘要： 基于近壁面蒸汽分子团簇模型，并结合滴状冷凝传热模型，分析了低压纯蒸汽及含不凝气时近壁面附近团簇体的尺寸和分布，定量计算了不凝性气体对壁面团簇体分布的影响，进而从理论和实验上解释了低压下不凝气的存在导致的滴状冷凝传热系数低于同压力下膜状冷凝的现象。探讨了低压蒸气冷凝系统中，残留的定量不凝气对冷凝过程的影响特征，及其影响程度随冷凝压力的变化规律。实验和理论分析结果验证了冷凝过程近壁面分子团聚特性，及其受不凝性气体的影响特征。

摘要： 利用自组装技术制备了铜基十八烷基硫醇光滑疏水表面（SAM-1）和氧化刻蚀铜基十八硫醇粗糙超疏水表面（SAM-2），通过红外热像仪分析了低压条件下液滴表面和液滴底面空间温度的分布特性。结果表明：液滴表面温度呈凸型分布，随着压力降低和过冷度的增加，液滴表面温度降低；随着液滴半径的增加，液滴表面温度升高；在相同压力和过冷度下，SAM-2表面上的液滴高于SAM-1表面上相同尺寸的液滴。在液滴向下迁移的过程中，液滴表面温度逐渐上升，裸露的冷凝表面温度分布不均匀。

摘要： 本文对水蒸汽在垂直钛板表面的冷凝传热特性进行了可视化实验研究。实验结果表明，蒸汽在钛表面为液滴和沟流状液膜共存的混合冷凝形式。随着表面过冷度的增大，滴状区所占的面积比η逐渐减小，且液滴的脱落直径逐渐增大，导致表面的冷凝传热系数随之下降。η值大于50％时，冷凝传热系数随其值的减小而陡降，滴状区面积小于膜状区后，η值对冷凝表面传热性能的影响较小。

摘要： 本发明提供一种强化滴状冷凝的三维图案化表面，包括超疏水基底和上凸状超亲水三维图案，上凸状超亲水三维图案包括若干个上凸状超亲水三维结构和液滴汇集区，上凸状超亲水三维结构独立形成阵列分布或若干上凸状超亲水三维结构端部相连形成团簇阵列分布；上凸状超亲水三维结构的平行表面截面的形状为楔形；上凸状超亲水三维结构的垂直表面截面形状包括但不限于矩形和倒锥形。本发明可约束滴状冷凝液横向生长空间，显著减小滴状冷凝液脱离至膜状区的尺寸，促进膜状区冷凝液的传输和汇聚；三维图案的团簇状组合可减小表面冷凝液整体脱离阻力，提升滴状冷凝效率和长效性，在高效集水、冷凝传热和制造新型高性能热管等方面具有重要的应用价值。

摘要： 本发明公开了一种强化滴状冷凝传热的超亲液‑超滑图案化表面及其加工方法，表面包括基底、超疏液纳米结构、液体润滑层、超亲液图案和图案化水膜；超疏液纳米结构为在基体表面加工出的并具有超疏液性能的纳米结构；液体润滑层为润滑液浸润超疏液纳米结构后被超疏液纳米结构锁住的润滑液层；超亲液图案为在超疏液纳米结构中加工出的槽状图案；超亲液图案为楔形或方形条纹阵列；图案化水膜为通过浸润在超亲液图案上形成的水膜；液体润滑层与图案化水膜边界清晰、不互溶；图案化水膜构成超亲液图案区，超疏液纳米结构锁住的液体润滑层构成超滑区。本发明可实现稳态滴状冷凝，显著提高了冷凝传热效率及滴状冷凝传热长效性。

摘要： 本发明属于强化传热与节能领域，特别是一种具有强化滴状冷凝传热的金属基超疏水表面制备方法。包括以下步骤：预处理：对金属样品表面进行去污除油清洗，得到干净的金属样品；采用激光烧蚀技术进行烧蚀：将聚酰亚胺胶带贴在表面干净的金属样品表面，采用光纤激光器的向量模式对表面进行烧蚀得到微槽结构，烧蚀过程中金属表面产生的高温使聚酰亚胺迅速碳化为颗粒沉积在金属表面，在微槽结构和碳颗粒的共同作用下，一步实现金属表面的超疏水性。本发明的方法，对任何干净的金属样品表面进行一步激光烧蚀即可使其具有超疏水性能，从而使得烧蚀的表面可以长时间维持滴状冷凝效果，具有较高的凝传热效率。

摘要： 一种具有强化滴状冷凝效果的非均匀超疏水涂层及其制备方法，通过将钛酸四丁酯和硅溶胶分别在无水乙醇中进行分散，然后将钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液超声分散之后，加入到硅溶胶与无水乙醇的混合溶液中，加入氟硅烷并将溶液在50°C‑65°C水浴中搅拌12h‑24h，制备超疏水涂层面漆溶液；将超疏水涂层涂覆在基底上，然后通过光催化作用将TiO

摘要： 本发明公开了一种强化滴状冷凝的亲疏水异质图型化表面及制备方法，依次对铜质基底的表面进行抛光处理、除油处理以得到完整干净的铜表面；采用化学蚀刻法蚀刻处理铜表面得到超亲水表面；在超亲水表面上旋转涂抹负型光刻胶；使用图型掩模版，在UV光下照射；在所述图型掩模版上的超亲水区域呈阵列排布的方形，且任意两相邻超亲水区域的间距保持一致；使用负型光刻胶显影剂对铜表面进行显影处理；在显影处理后的铜表面上旋转镀上氟化聚合物Cytop，在光刻胶覆盖位置以外的铜表面形成超疏水表面；采用剥离工艺加热固化铜基板获得超亲水/超疏水图型化组合表面。本发明所制备的亲疏水异质图型化表面能够增强滴状冷凝效率和提高表面的冷凝传热系数。

摘要： 本发明公开了一种强化滴状冷凝传热的超亲液‑超滑图案化表面及其加工方法，表面包括基底、超疏液纳米结构、液体润滑层、超亲液图案和图案化水膜；超疏液纳米结构为在基体表面加工出的并具有超疏液性能的纳米结构；液体润滑层为润滑液浸润超疏液纳米结构后被超疏液纳米结构锁住的润滑液层；超亲液图案为在超疏液纳米结构中加工出的槽状图案；超亲液图案为楔形或方形条纹阵列；图案化水膜为通过浸润在超亲液图案上形成的水膜；液体润滑层与图案化水膜边界清晰、不互溶；图案化水膜构成超亲液图案区，超疏液纳米结构锁住的液体润滑层构成超滑区。本发明可实现稳态滴状冷凝，显著提高了冷凝传热效率及滴状冷凝传热长效性。

摘要： 本发明提供了一种滴状冷凝传热器传热控制装置及方法。其中，所述装置包括滴状冷凝换热器、电磁铁、控制电源、传热参数检测单元和计算机；所述电磁铁的两个磁极分设在所述滴状冷凝换热器的两侧，所述电磁铁与所述控制电源相连接，所述控制电源与计算机相连接；所述传热参数检测单元用于检测滴状冷凝换热器的传热参数，并将检测到的传热参数发送给所述计算机；所述计算机根据所述传热参数对滴状冷凝换热器的传热系数进行计算并将计算结果传送至控制电源；所述控制电源根据所述计算结果调节控制电源输出电流的大小以改变电磁铁产生的磁场大小。本发明利用控制电源控制电磁铁产生磁场，使液滴在磁场作用下脱落，进而控制滴状冷凝传热系数。

摘要： 本发明公开了一种实现换热表面稳定滴状冷凝的方法，包括：金属换热表面进行预处理；配制基础胶料，基础胶料包括如下重量份的原料：端羟基聚二甲基硅氧烷100份、纳米二氧化硅5‑30份、交联剂或偶联剂10‑50份、催化剂0.1‑0.5份、功能添加剂2‑10份；将基础胶料分散于分散介质中，配成端羟基聚二甲基硅氧烷质量分数为2.5％‑25％的涂层材料；将涂层材料喷涂到金属换热表面上形成单组分室温硫化硅橡胶体系涂层。本发明在金属换热表面构建极薄的硅橡胶体系涂层，从而在换热表面实现稳定、持久的滴状冷凝，采用本发明方法处理高效换热器的换热表面，适用于含不凝气蒸汽冷凝传热过程，并改善该过程的冷凝和传热效率。

摘要： 本发明提供一种强化滴状冷凝的三维图案化表面，包括超疏水基底和上凸状超亲水三维图案，上凸状超亲水三维图案包括若干个上凸状超亲水三维结构和液滴汇集区，上凸状超亲水三维结构独立形成阵列分布或若干上凸状超亲水三维结构端部相连形成团簇阵列分布；上凸状超亲水三维结构的平行表面截面的形状为楔形；上凸状超亲水三维结构的垂直表面截面形状包括但不限于矩形和倒锥形。本发明可约束滴状冷凝液横向生长空间，显著减小滴状冷凝液脱离至膜状区的尺寸，促进膜状区冷凝液的传输和汇聚；三维图案的团簇状组合可减小表面冷凝液整体脱离阻力，提升滴状冷凝效率和长效性，在高效集水、冷凝传热和制造新型高性能热管等方面具有重要的应用价值。

摘要： 本发明涉及强化传热技术领域，尤其是涉及一种利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置。其包括壳体，壳体的内部设置有滴状冷凝换热器，壳体的上端设置有蒸汽进口，壳体的下端设置有凝结水出口，壳体的一侧设置有冷却水进口和冷却水出口，且冷却水进口位于冷却水出口的上方；壳体的另一侧设置有音响，音响与壳体的侧壁固定连接；还包括控制模块、调节单元和传热性能检测单元，控制单元与调节单元连接，调节单元与音响连接，以使音响产生与控制单元产生的信号具有相应频率和振幅的振动，该振动加载于滴状冷凝换热器；传热性能检测单元检测得到的传热性能信号传输给控制单元，控制单元调节音响的振动信号频率及振幅。