翅片管與表面潤濕性協(xié)同影響下的冷凝現(xiàn)象.pdf

1、蒸氣冷凝過程普遍存在于工業(yè)生產(chǎn)過程中。如何能夠強化冷凝換熱過程，是人們長久以來關(guān)注和研究的問題。通過設(shè)置擴展表面來強化冷凝傳熱的方法和技術(shù)目前已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，如翅片管、螺旋管、波節(jié)管等。滴狀冷凝由于具有較高的傳熱系數(shù)長期以來受到學(xué)者的極大關(guān)注。表面潤濕性對冷凝形態(tài)有著至關(guān)重要的影響，滴狀冷凝換熱過程的機理不斷明晰，能夠長期維持滴狀冷凝的表面制備方法也在不斷成熟。
　　本文基于復(fù)合強化傳熱的理念，將擴展表面與表面潤濕性這兩

2、種對冷凝換熱過程有著重要影響的因素結(jié)合起來，即改變翅片管表面的潤濕性，探究具備不同表面潤濕性的翅片管在純蒸汽和含有不凝氣的蒸氣冷凝過程現(xiàn)象和機理，為翅片管在實際工業(yè)過程中的應(yīng)用提供一條新思路。
　　搭建豎直管外冷凝實驗裝置，在銅翅片管表面上制備疏水和超疏水自組裝膜，進(jìn)行純蒸汽豎直管外冷凝實驗。用高速攝像記錄冷凝過程中冷凝液的動態(tài)特性，用熱電偶實時監(jiān)測冷卻水和蒸汽的溫度，用高精度壓力表監(jiān)測蒸汽壓力。實驗結(jié)果顯示，純蒸汽冷凝時，普通銅

3、翅片管為完美的膜狀冷凝;疏水翅片管翅片上和翅片間凹槽中分布有液滴，翅片間凹槽中有“液條”存在，液滴脫落沖刷表面后，翅片凹槽中有殘液;超疏水翅片管翅尖上分布小液滴，翅片間凹槽中充滿冷凝液。傳熱效果由高到低依次是:疏水翅片管＞超疏水翅片管＞普通銅翅片管＞普通光滑銅管。
　　實驗考察了不凝氣含量分別為7.5％、15％和25％的疏水翅片管、超疏水翅片管和普通銅翅片管的蒸氣冷凝過程特性。結(jié)果顯示，隨著不凝氣含量的增加，疏水翅片管表面蒸氣冷凝

4、表面更新頻率變慢，接觸角滯后情況嚴(yán)重;超疏水翅片管在不凝氣含量為7.5％時，翅片間的凹槽中不再是充滿凝液，蒸氣的冷凝形態(tài)表現(xiàn)出與疏水翅片管相似的特性，即翅片表面分布有“液條”和液滴;不凝氣含量增加到25％時，超疏水翅片管表面“液條”和液滴的凸液面非常明顯，出現(xiàn)液滴脫落途中脫離翅片管表面以及液滴彈跳的現(xiàn)象。含不凝氣的蒸氣冷凝過程中，超疏水翅片管表面冷凝液滴的接觸角滯后情況要比疏水翅片管嚴(yán)重。傳熱效果方面，不凝氣含量為7.5％時，超疏水翅片