實(shí)驗(yàn)研究了快速來(lái)流條件下-33℃的低溫平板在不同來(lái)流速度和濕度時(shí)的結(jié)霜行為。來(lái)流溫度為38℃、來(lái)流速度為13 m·s^-1和31 m·s^-1、來(lái)流相對(duì)濕度為7%和50%。研究表明:與自然對(duì)流下生成的疏松霜層不同,快速來(lái)流條件下生成的霜層較致密、無(wú)后期致密化現(xiàn)象;快速來(lái)流條件下冷面結(jié)霜存在干模態(tài)結(jié)霜和濕模態(tài)結(jié)冰兩種現(xiàn)象,發(fā)生濕模態(tài)結(jié)冰的條件為來(lái)流中水蒸氣密度高于4.85 g·m^-3且霜面溫度升至0℃;不同來(lái)流濕度條件下,來(lái)流速度對(duì)霜層厚度生長(zhǎng)速率的影響規(guī)律不同。 

【文章來(lái)源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2020,41(08)北大核心EICSCD

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圖１實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖??Ｆｉｇ．?１?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ??

始之前，在冷板上的結(jié)??霜位置使用帶刻度的標(biāo)尺進(jìn)行拍照，換算出照片像??素與物理尺寸之間的關(guān)系，并固定相機(jī)位置。??自動(dòng)化處理。利用Ｐｙｔｈｏｎ的ＯｐｅｎＣＶ模塊對(duì)??霜層厚度照片進(jìn)行灰度化、二值化、計(jì)算面積、換算??厚度等操作，自動(dòng)提取照片中的霜層平均厚度數(shù)據(jù)．??２快速來(lái)流條件下低溫表面結(jié)霜現(xiàn)象??２．１低濕度時(shí)的結(jié)霜現(xiàn)象??結(jié)霜初期，水蒸氣迅速在低溫表面凝華形成一??層均勻的薄霜層，隨著結(jié)霜時(shí)間增長(zhǎng)，霜層逐漸變??厚。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，低溫平板上各處的霜層厚度??均勻（圖２），霜層表面形貌平坦（圖３）。霜層厚度隨??時(shí)間變化見圖４，其中１３?ｍ．ｓ－１和３１?ｍ．ｓ－１兩種來(lái)??流速度條件下的霜層生長(zhǎng)行為基本一致，１３?ｎｖｓ－１??條件下的霜層略厚于３１?條件下的霜層。??實(shí)驗(yàn)裝置由風(fēng)機(jī)泵入空氣，采用旁通閥控制進(jìn)??入實(shí)驗(yàn)段的空氣流量、加濕裝置增加來(lái)流濕度，整??流段中設(shè)置多層蜂窩柵格網(wǎng)對(duì)來(lái)流進(jìn)行整流，實(shí)驗(yàn)??空氣最后經(jīng)由排氣段排出。??冷板熱沉放置在實(shí)驗(yàn)段內(nèi)部，其上安裝進(jìn)行結(jié)??霜試驗(yàn)的平板，平板與熱沉由螺釘壓緊連接，其間??填充導(dǎo)熱硅脂以減小接觸熱阻。熱沉內(nèi)部通入低溫??冷媒，將不鎊鋼平板維持在設(shè)定溫度．兩部單反相??機(jī)分別位于試驗(yàn)段上方和側(cè)面，用于拍攝正面霜面??形貌和側(cè)面霜層厚度變化情況。??１．２實(shí)驗(yàn)狀態(tài)??所開展實(shí)驗(yàn)的參數(shù)狀態(tài)為：冷板溫度為（＿３３±??１）?°Ｃ，來(lái)流溫度為（３８±２）°Ｃ，來(lái)流速度和相對(duì)濕度??圖２低濕度時(shí)的霜層側(cè)面形貌變化情況（３１??Ｆｉｇ．?２?Ｃｈａｎｇｅｓ?ｏｆ?ｆｒｏｓｔ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｕｎｄｅｒ?ｌｏｗ?ｈｕｍｉｄｉｔｙ?（３１?ｍ－ｓ＿１）??

夏斌等：快速來(lái)流條件下低溫平板結(jié)霜行為實(shí)驗(yàn)研究??２０３３??８期??圖３低濕度時(shí)的霜層正面形貌變化情況（３１?ｍ？Ｓ－１）??Ｆｉｇ．?３?Ｃｈａｎｇｅｓ?ｏｆ?ｆｒｏｎｔ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｆｒｏｓｔ?ｌａｙｅｒ?ｕｎｄｅｒ?ｌｏｗ??ｈｕｍｉｄｉｔｙ?（３１?ｍ－ｓ＿１）??圖４低濕度條件下霜層生長(zhǎng)情況??Ｆｉｇ．?４?Ｇｒｏｗｔｈ?ｆｒｏｓｔ?ｌａｙｅｒ?ｕｎｄｅｒ?ｌｏｗ?ｈｕｍｉｄｉｔｙ??圖５高濕度時(shí)的霜層側(cè)面形貌變化情況（３１?ｍ／ｓ）??Ｆｉｇ．?５?Ｃｈａｎｇｅｓ?ｏｆ?ｆｒｏｓｔ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｕｎｄｅｒ?ｈｉｇｈ?ｈｕｍｉｄｉｔｙ??（３１?ｍ－ｓ—１）??連續(xù)的水膜。這種局部的水膜向霜層淺表浸潤(rùn)，進(jìn)??而在霜層表面形成許多不連續(xù)的淺凹坑（出現(xiàn)局部??淺凹坑前后的霜面形貌如圖７所示），并隨著結(jié)霜的??進(jìn)行，不連續(xù)的局部水膜面積逐漸變大，由水膜向??霜層淺表浸潤(rùn)的淺坑面積也逐步變大。??圖６高濕度時(shí)的霜層正面形貌變化情況（３１?ｍ．ｓＭ）??Ｆｉｇ．?６?Ｆｉｇ．?３?Ｃｈａｎｇｅｓ?ｏｆ?ｆｒｏｎｔ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｆｒｏｓｔ?ｌａｙｅｒ??ｕｎｄｅｒ?ｈｉｇｈ?ｈｕｍｉｄｉｔｙ?（３１?ｍ－ｓ—Ｊ）??圖７出現(xiàn)局部淺凹坑的前后的霜面形貌??Ｆｉｇ．?７?Ｔｈｅ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｆｒｏｓｔ?ｌａｙｅｒ?ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?ｌｏｃａｌ??ｓｈａｌｌｏｗ?ｐｉｔｓ?ａｐｐｅａｒ??隨后，霜面會(huì)先形成許多小丘狀突起，這是由??

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]超低溫表面上結(jié)霜現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 董予宛.北京工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3420531