外電場對豎直冷表面上自然對流結霜過程影響的研究.pdf

1、由于霜層會增加傳熱熱阻、降低能量的傳遞速率，因此結霜現(xiàn)象對于制冷、低溫和航天技術的影響十分嚴重。本文主要研究親水表面結霜和外加電場對霜的生長的影響，力求尋找一種既經(jīng)濟又節(jié)約能源的抑霜方法。 首先對水分子和冰晶的物理特性進行了簡要介紹，討論了在電場下與冰晶生長相關的一些基本特性。 為了加深對晶體生長階段的認識，本文對某一具有確定溫度的冷壁面突然與一定環(huán)境條件下的濕空氣接觸時冷壁面上的成核過程進行了研究。結果表明，冷壁面溫度

2、越低，水珠凍結時間越短，且凍結的冰珠越??；當冷壁面溫度高于某一臨界值，譬如，在我們給定的實驗條件下，-12℃時，空氣相對濕度越大，冷壁面上凝結的水珠越大，水珠凍結越晚，但當冷壁面溫度較低時，幾乎觀察不到空氣相對濕度對水珠凍結時間的影響；冷壁面溫度高于某一臨界值，譬如，在我們給定的實驗條件下，-20℃時，發(fā)生凝結成霜，冷面溫度低于這一臨界值時，發(fā)生凝華成霜；隨著實驗工況的不同，觀察到的霜晶呈現(xiàn)八種不同的形態(tài)。 冷壁面上著霜在很大程

3、度上是一種界面現(xiàn)象，因此，冷壁面的性狀必然會對著霜過程產(chǎn)生重要影響。本文利用納米SiO2/TiO2的超親水性制作了一種涂層。研究發(fā)現(xiàn)，這種涂層能夠在一定程度上抑制霜層的生長，并且這種涂層牢固性好，重復使用性高。另外，這種涂層的傳熱熱阻非常小，與具有較大熱阻的霜層相比可以忽略。 本文對高壓靜電場作用下紫銅板表面霜晶的生長進行了觀察，研究發(fā)現(xiàn)，電場能夠改變霜晶形態(tài)，控制霜層的厚度，減少結霜量；壁溫越低，霜層越厚，但壁溫對著霜質(zhì)量的影

4、響很??；環(huán)境溫度對霜層的厚度影響不大，但對著霜質(zhì)量的影響很大。通過研究電場作用下親水表面上霜層的生長，發(fā)現(xiàn)親水表面比紫銅表面能夠更好地抑制霜層厚度，但使結霜質(zhì)量增加。本文還從改變電極形狀和電場強度出發(fā)，分別研究絕緣線電極、銅板電極以及網(wǎng)狀電極形成的電場下的霜層生長情況，結果表明，將絕緣電極線直接固定在冷板上的電極布置方式不能控制霜層的生長，板狀和網(wǎng)狀電極電場下霜晶的生長速度明顯高于無電場和線電極電場下霜晶的生長速度，能夠清楚地看到細長的