【摘要】：含不凝氣的混合蒸汽冷凝廣泛存在于化工、石油、電力和海水淡化等領(lǐng)域.在空氣環(huán)境下超疏水表面具有較大的接觸角,有可能實現(xiàn)冷凝強化傳熱的目的.但在純蒸汽冷凝環(huán)境中,液滴會完全潤濕超疏水表面的微納結(jié)構(gòu),使表面的超疏水性"失效".而在含不凝氣的混合蒸汽冷凝過程中,若不凝氣充滿超疏水表面的微納結(jié)構(gòu),液滴呈Cassie或過渡態(tài)潤濕模式,保持或部分保持表面的超疏水特性.對于傾斜表面,冷凝液滴的脫落直徑和沖刷周期都會發(fā)生變化,進而影響冷凝傳熱.因此,深入認識混合蒸汽在不同傾斜角的超疏水豎管表面上的冷凝特性,分析液滴的運動特性,對探究冷凝機理和研發(fā)先進強化傳熱技術(shù)有重要意義.本文利用氧化刻蝕-自組裝的方法制備了紫銅管超疏水表面,系統(tǒng)地研究了不同傾斜角度時混合蒸汽冷凝過程中液滴的接觸角滯后、臨界脫落直徑以及沖刷周期,并與純蒸汽、疏水表面的情況進行了對比.結(jié)果表明,在銅管頂部(沿銅管圓周方向),超疏水表面冷凝時接觸角滯后小于疏水表面,而在銅管中部和底部超疏水表面的接觸角滯后則較大;在超疏水表面條件下,液滴的脫落直徑隨著傾斜角度的增加而增大;冷凝液對超疏水表面的沖刷周期均大于疏水表面,且隨著傾斜角增加,沖刷周期略有減小.
[Abstract]:Mixed steam condensing with non-condensing gas exists widely in chemical, petroleum, power and seawater desalination fields. The superhydrophobic surface has a large contact angle in the air environment, so it is possible to achieve the purpose of condensation enhancement of heat transfer. But in pure steam condensing environment, the droplets will completely wetten the micro / nano structure of the superhydrophobic surface and make the superhydrophobicity of the surface "invalid". In the process of mixing steam condensation with non-condensing gas, if the non-condensing gas is filled with the micro / nano structure of superhydrophobic surface, the droplets exhibit Cassie or transitional wetting mode, and the superhydrophobicity of the surface is maintained or partially maintained. For the inclined surface, the drop diameter and scour period of the condensate droplets will change, which will affect the condensation heat transfer. Therefore, it is of great significance to understand the condensation characteristics of mixed steam on the surface of superhydrophobic vertical tubes with different inclination angles and to analyze the motion characteristics of droplets, which is of great significance to the investigation of condensation mechanism and the development of advanced heat transfer enhancement techniques. In this paper, the super-hydrophobic surface of copper tube was prepared by oxidation etching-self-assembly method. The contact angle lag, critical shedding diameter and scour period of the droplets in the condensation process of mixed steam at different tilt angles were systematically studied. The condition of the hydrophobic surface is compared. The results show that the contact angle lag of the superhydrophobic surface is smaller than that of the hydrophobic surface at the top of the copper tube (along the circumferential direction of the copper tube), while the contact angle lag of the superhydrophobic surface in the middle and bottom of the copper tube is larger. Under the condition of superhydrophobic surface, the diameter of droplet shedding increases with the increase of tilt angle, and the scour period of condensate on superhydrophobic surface is larger than that of hydrophobic surface, and the scour period decreases slightly with the increase of tilt angle.
【作者單位】： 大連理工大學化學工程研究所遼寧省化工資源清潔利用重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金重點項目(51236002)資助
【分類號】：O35

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本文編號：2459734