滴状冷凝研究的进展

本文以大最的资料为依据,并结合笔者近年来的研究结果,对实现滴状冷凝的途径、滴状冷凝的机理及影响给热系数的因素进行了论述。0 概述滴状冷凝足发生在不润湿的表面上的,它与膜状冷凝的区别是,冷凝表面上不是连续的液膜而是大小不一的液滴。蒸汽首先在冷凝表面上的活化中心处冷凝,产生大量的微小液滴,这     

圆形径向梯度表面能材料表面的凝结换热系数

在均质表面上的单个球缺形液滴换热模型和液滴通用尺度分布规律的基础上,结合梯度表面能材料表面上的液滴分布和凝结换热特性,得到了圆形径向梯度表面能材料表面上的滴状凝结换热计算式．在此基础上,研究了壁面过冷度、接触角梯度、工质物性等参数对梯度表面能材料表面滴状凝结换热性能的影响．     

滴状冷凝的最小静接触角

通过比较同体积的球形液滴与球冠形液滴的化学势,证明了滴状冷凝的最小静接触角θ=70.67°,该值可以作为小接触角下实现滴状冷凝的下限.当θ≈106°时,两种液滴的化学势之差具有最大值,理论上可以认为它是滴状冷凝的最佳静接触角.     

椭圆形针肋表面冷凝液滴分布特征的实验研究

对6组不同几何参数的椭圆形针肋表面上的蒸汽冷凝过程进行了可视化实验研究,利用黑白二值化方法对针肋表面冷凝液滴的表面覆盖率进行了计算,分析了横向肋间距和肋高对冷凝液滞留、表面覆盖率和液滴脱落周期的影响.结果表明,当肋高较小时,随着横向肋间距的增加,针肋对冷凝液的滞留效应减弱;当肋高较大时,针肋对冷凝液的滞留作用变强,但是随着肋间距的增加,一些大液滴更难以脱落. 6组针肋板的表面覆盖率曲线均出现了大幅度下降,但发生大幅度下降的时间不同.随着横向肋间距和肋高的增大,表面覆盖率出现大幅度下降的时间均有所推迟.随着横向肋间距的增大,肋高对表面覆盖率平均值的影响逐渐减小.当横向肋间距较小时,肋高增大,液滴的脱落周期变短;当横向肋间距较大时,肋高的增大均使得脱落周期有所变长.实验结果可为针肋板的设计及实际工程应用提供参考.     

基于均匀形核的金属液滴凝固过程

研究了均匀形核的金属液滴凝固过程,应用渐近分析法求得金属液滴内晶核生长数学模型的渐近解,分析了表面张力、界面动力学参数、初始晶核尺寸和过冷度对晶核界面生长速度、晶核半径以及液滴凝固时间的影响.在一定的过冷条件下,表面张力和界面动力学参数显著减缓了晶核界面生长速度.在凝固开始的很短时间内晶核界面生长速度迅速上升,当速度上升到最大值后,随着晶核半径的增大,界面生长速度逐渐减慢,表面张力和界面动力学参数对晶核生长速度的作用也逐渐减小.过冷度越大,液滴凝固时间越短.经过在开始的瞬变凝固阶段之后,温度场从设定的初始分布迅速地调整为由过冷度、表面张力、界面动力学参数等所确定的特定温度分布.     

双疏水表面润湿和传热动力学研究

为实现润湿图案化的超疏水表面在航空电子设备散热中的应用,本文对液滴撞击双疏水表面(具有疏水性图案的超疏水基质)的润湿行为和传热特性进行了分析.通过使用高速相机和红外相机,我们获取了液滴铺展和回退阶段的动力学以及表面温度和热流量的相应空间分布.本文研究了液滴撞击超疏水、疏水和双疏水表面上的动态润湿和局部传热的差异.此外,本文还分析了表面温度和撞击高度对液滴撞击过程的影响.结果表明,所有表面在铺展阶段都具有相同的润湿特性和相似的传热行为.表面温度变化并不能对铺展阶段表面润湿特性产生较大的影响,液滴铺展时间与表面温度和撞击高度无关.在回退阶段,表面润湿特性的差异使得三个表面之间的传热特性明显不同.双疏水表面特殊润湿特性使得回退阶段液膜的接触线速度存在跳变现象,形成了许多小液滴,增加了接触面积,同时又兼具了超疏水表面的回弹特性.     

单液滴碰撞不同尺寸等温壁面过程

应用基于VOF的界面跟踪方法分析了单液滴碰撞不同尺寸等温固体壁面时铺展、回缩或延伸至壁外形成液膜、液膜破碎等过程的动力学行为.通过与文献中液滴在壁面上铺展直径随时间变化的试验对比,证实了模型的可靠性.通过改变We数、Re数及壁面宽度,考查了初始液滴碰撞动能、表面能及固体壁面尺度对液滴碰壁现象的影响,计算结果表明:当壁面...     

结霜初期超疏水表面液滴生长的规律

为了研究结霜初期液滴在超疏水表面的生长规律,建立结霜初期超疏水表面液滴生长的分层模型,揭示液滴在生长过程中各层温差的分布特点,并深入研究表面接触角、面积分数、基底温度以及空气相对湿度对液滴生长的影响规律。研究结果表明:在结霜初期,液滴的Knudsen层以及主流连续区层这2部分的温差占基底过冷度的95%以上;随着表面接触角的增大,传质环节中的主流连续区层的温差减小,导致液滴生长减缓;面积分数S对液滴生长的影响较小,当S=0.04时,与其相关的热阻R_(we)仅约占液滴-翅片层总热阻的0.2%;液滴生长速率随着基底温度的降低和空气相对湿度的升高而升高。     

大量不凝性气体存在时不同润湿性管束对流冷凝传热实验研究

为了实现工业中大量不凝性气体存在场合下蒸气的高效冷凝传热,建立了混合蒸气水平管束外对流冷凝传热实验系统,通过化学刻蚀与自组装方法对光管管束、2D肋管管束和3D肋管管束进行疏水与超疏水表面改性处理。当大量不凝性气体存在时,对不同润湿性管束表面的冷凝形式及管束间冷凝液流型进行可视化观测。实验研究了冷却水流速、混合蒸气流速、水蒸气体积分数等因素对不同润湿性的冷凝式换热器对流冷凝传热系数的影响,并分析不同水蒸气体积分数条件下管束效应的影响。通过实验研究发现,当大量不凝性气体存在时,冷凝液在管束间形成滴状流,水蒸气体积分数对不同润湿性的冷凝式换热器的对流冷凝传热特性影响显著,随着管排数增加,对流冷凝传热系数增大,管束效应对超疏水光管管束的强化作用最大,当水蒸气的体积分数约为11%时,9排超疏水光管管束的对流冷凝传热系数是单排的1.53倍,而当水蒸气体积分数约为23%时,9排超疏水光管管束的对流冷凝传热系数是单排的1.34倍。     

水平管间溴化锂溶液滴状降膜流动分析

对溴化锂溶液在水平管间的实际液滴流动过程进行了记录分析,以改进目前滴状降膜吸收数值模型中的理想化球形液滴假设.使用高速摄像机,对16 mm管间距下溴化锂溶液滴状流动过程进行了拍摄.采用图像边缘识别技术、样条拟合和二维曲线旋转积分方法,得到了液滴表面积和体积关于时间的变化关系.根据液滴的发展特点,将管间液滴形成划分为悬垂拉伸、不稳定液柱和破裂降落3个阶段,据此提出了不同溶液流量下液滴形成的预测模型.管间液滴表面积和体积发展的预测曲线与实测结果吻合较好.该模型可以在滴状降膜传热传质数值计算中得到应用.     

实现水蒸汽滴状冷凝的表面材料研究

分别采用离子注入，等离子体聚合和动态离子束混合注入技术在黄铜管外表面制备了具有低表面能的非晶态离子注氮合金，聚六氟丙烯和聚四氟乙烯表面，实现了水蒸汽在常压下的滴状冷凝，实验结果表明，各种表面均能提高冷凝传热系数约２０倍，由于不同技术制备的表面形成滴状准凝的机制不同，各具有不同的特性，分析讨论了各种技术制备低表面能表面的特点及其应用前景。     

Cu－BTA低能表面强化冷凝传热研究

在铜基表面上制备出Ｃｕ－ＢＴＡ低能表面；经实验证明已稳定实现了水蒸汽滴状冷凝过程，其寿命已达２０００ｈ以上．实验还证明该表面对乙醇及乙二醇蒸汽的冷凝有强化作用，其冷凝传热系数可提高２０％．对该表面维持低表面能寿命的物理构型进行了分析，为今后该种表面的制备提供参考．     

线张力对接触角影响的理论分析

通过引入“线张力”的概念，分别用力学和热力学的方法导出固体表面上液滴平衡时接触角应满足的条件，即对Young方程进行修正．并得到了液滴系统自由能随接触角变化的曲线，从理论上说明在理想固体表面上线张力可以造成液滴接触角的多值现象．结果表明，由液滴形变作用引起的线张力变化是影响接触角测量准确性的一个重要因素．对于深入认识线张力在液滴运动以及滴状冷凝传热过程中的作用有积极意义．     

电子辐照直拉硅退火后辐照施主行为的研究

利用多种实验手段对电子辐照直拉硅退火过程中辐照缺陷的施主效应进行了研究,同时探讨了不同辐照剂量、初始氧含量以及预处理对辐照施主形成的影响．实验结果表明,电子辐照直拉硅后其电阻率迅速增加,低温退火即可恢复真实值;辐照施主是氧施主一缺陷的复合体,其激活温度在750℃左右,低温预处理有助于辐照施主的异质形核．     

Observation of Pt-{100}-p(2×2)-O reconstruction by an environmental TEM

The surface structure of noble metal nanoparticles usually plays a crucial role during the catalytic process in the fields of energy and environment. It has been studied extensively by surface analytic methods, such as scanning tunneling microscopy. However, it is still challenging to secure a direct observation of the structural evolution of surfaces of nanocatalysts in reaction(gas and heating) conditions at the atomic scale. Here we report an in-situ observation of atomic reconstruction on Pt {100} surfaces exposed to oxygen in an environmental transmission electron microscope(TEM). Our high-resolution TEM images revealed that Pt-{100}-p(2×2)-O reconstruction occurs during the reaction between oxygen atoms and{100} facets. A reconstruction model was proposed, and TEM images simulated according to this model with different defocus values match the experimental results well.     

甲醛在Ag(110)面上的非均相氧化

用热脱附谱、低能电子衍射和电子诱导脱附离子角度分布(ESDIAD)研究了甲醛与氧在Ag(110)面上的吸附和反应。结果表明,低温条件下每个吸附态氧原子能稳住几个甲醛分子,其中大部分在220K时以甲醛形式脱附。ESDIAD照片(225K)进一步证明了HCOOH_(a)中间体的存在,该中间体在235K进一步脱氢,在晶体表面上留下较稳定的吸附态甲酸脂(HCOO_(a))。在250K还出现一个水脱附峰和一个较小的甲醛脱附峰。吸附态甲酸脂在395K分解成CO_2和H_2。对反应机理作了探讨。     

波槽管管外蒸汽凝结换热若干影响因素实验研究

介绍了布置方式、真空、管材及凝结方式等因素对波槽管管外凝结换热影响的实验结果，并对结果进行了分析．对于布置方式而言，在条件允许的前提下，冷凝器采用水平布置比较合理；真空条件下，不凝性气体含量对凝结换热影响较大，应重视冷凝器的密封问题；管材B30传热性能较好，而钛材具有耐腐蚀，质量轻等优点；若对外壁面进行改性处理以促进珠状凝结，这将是进一步提高波槽管总体传热性能的重要途径，所得结论对波槽管的开发应用有重要的参考价值．     

蒽醌染料溶液的电子束脱色

选择蒽醌染料溶液 ,用电子加速器进行辐照 ,得到了很好的效果 .EB辐照可使染料溶液达到完全脱色 .脱色的程度由染料溶液的浓度和辐照剂量决定 .辐照后溶液的带色基团吸收峰逐渐消失 ,染料分子中的带色基团已被降解 .辐照后染料溶液的 COD明显减少 ,溶液中还原性污染物质大大减少 ,样品中有机物量下降     

电子束辐照纳米TiO2多孔薄膜及在太阳电池中的应用

用电子束辐照了纳米TiO2多孔薄膜,并将其应用于染料敏化太阳电池,结果表明,电子束辐照可以提高太阳电池的短路电流,而开路电压基本不变.运用XRD分析了电子束辐照前后纳米TiO2多孔薄膜的晶型和晶粒度,发现电子束辐照不会造成纳米TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,其晶粒度随电子束辐照注量的增加,存在着先增大、再减小,然后再增大的趋势.运用XPS分析了电子束辐照前后纳米TiO2多孔薄膜中Ti、O的化学状态,说明电子束辐照主要是使纳米TiO2多孔薄膜中氧充足状态的O1s逐渐减少,而不是通过Ti3+来改善太阳电池的性能.