翅片管與表面潤(rùn)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(qiáng)化冷凝換熱過程，是人們長(zhǎng)久以來關(guān)注和研究的問題。通過設(shè)置擴(kuò)展表面來強(qiáng)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(zhǎng)期以來受到學(xué)者的極大關(guān)注。表面潤(rùn)濕性對(duì)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(jī)理不斷明晰，能夠長(zhǎng)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(qiáng)化傳熱的理念，將擴(kuò)展表面與表面潤(rùn)濕性這兩

2、種對(duì)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(rùn)濕性，探究具備不同表面潤(rùn)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(jī)理，為翅片管在實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。用高速攝像記錄冷凝過程中冷凝液的動(dòng)態(tài)特性，用熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)冷卻水和蒸汽的溫度，用高精度壓力表監(jiān)測(cè)蒸汽壓力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，純蒸汽冷凝時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)，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(shí)，超疏水翅片