梯度表面能材料及液滴运动特性实验

采用十二烷基三氯硅烷(C12H25Cl3Si)和辛基三氯硅烷(C8H17Cl3Si),通过化学气相沉积的方法(CVD),在硅基板上制取了具有梯度表面能的材料表面.通过躺滴法,测量了梯度表面能材料水平表面上的微量液滴接触角的分布,并以此表征材料表面能的分布.实验表明:水平放置的梯度表面能材料表面可驱使其上面的直径为1～3 mm的液滴从憎水侧向亲水侧迁移,单个液滴的运动速度最大可达0.9 m/s.在实验观察的基础上,探讨了液滴在具有梯度表面能材料表面运动的机理.     

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．     

粗糙表面液滴表观形态研究

液滴在粗糙表面的表观形态及影响其润湿性转变的因素是十分复杂的．一般来说,液滴在表面的接触形态是其表面润湿特性的直接反映．近来,通过对蒸汽凝结条件下超疏水表面液滴形态的研究,进一步加深了人们对粗糙表面润湿特性的理解．人们通过对不同条件下微结构粗糙表面润湿特性的研究,证实了除Cassie和Wenzel模型外,尚有第3类液滴表观状态的存在．我们对实验数据分析发现,粗糙表面的润湿性可以由液滴在投影面上与固,液／气三相接触的面积比来衡量,提出了一种新的液滴表观接触角的通用计算模型,并对比文献数据,证实了其对表观接触角的预测．     

波槽管管外PTFE涂层滴状冷凝换热实验研究

波槽管是近期开发的一种强化管．为获得更好的传热效果，在波槽管管外敷设了聚四氟乙烯（PTFE）涂层，以得到滴状冷凝来改善管外换热状况．介绍了普通光管、波槽管、25μm涂层圆管、25μm和8μm涂层波槽管的凝结换热实验结果，并对其进行了分析．涂层圆管和涂层波槽管表面均得到了持续、良好的滴状冷凝，8μm涂层波槽管在略高于大气压的蒸汽环境中获得了最大的传热系数．     

表面多孔涂层对强化凝结换热的影响

为探讨新的强化凝结换热的方法,考虑多孔层界面液体间的剪切效应,建立了蒸气在具有多孔涂层倾斜表面膜状凝结换热的物理数学模型。数值计算结果表明：在一定范围内,表面过冷度、多孔涂层的厚度、渗透率和有效导热系数的增大都不同程度地强化凝结换热,表面倾角引起的彻体力的变化对强化凝结换热的影响很大。与Ｎｕｓｅｌｔ理论预示值对比显示：多孔涂层具有明显的强化膜状凝结换热的作用,而多孔层的弥散作用是强化凝结换热的主导因素。多孔涂层特征参数的优化研究可为进一步的实验研究提供理论指导。     

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．     

三维扩展表面管加多孔导液带的凝结换热

本文对三维扩展表面管轴向槽的形状和深度对换热的影响,三维扩展表面管加多孔导液带组合的凝结换热进行了实验研究。结果表明轴向槽的形状和深度的影响均为10％左右。组合方法是强化水平低肋管凝结换热的有效方法,对乙醇,可提高凝结换热系数达152％,对于水蒸汽达185％。     

表面活性剂溶液表面层的宏观量子化现象

在离子型表面活性剂水溶液中，表面活性剂分子自发地在空气一水界面形成了一个静电偶极层，不同液面之间的静电排斥力，使得液滴能够浮在液面上．表面的振动使表面活性剂分子在表面的分布趋向均匀，从而液滴可以漂浮更长时间．实验结果证实，静电力确实起到了关键的作用．同时，随着溶液体相浓度的改变，表面浓度呈现不连续的变化，并观察到平台现象，直到临界胶束浓度，反映了表面浓度这一宏观量的量子化．这种现象可归因于稳定的表面二维有序结构的形成．     

电场中气泡在换热表面上的变形及对沸腾换热影响

从电场分布的角度，研究了换热表面上气泡在电场力作用下的变形规律和气泡变形影响EHD(electrohydrodynaInics)强化沸腾换热的机理．电场分布决定了气泡在电场力作用下的变形方式，如果换热表面的电场强度高于周围液体或电极的电场强度，则气泡受拉伸作用：反之，气泡受压制作用．热边界层的存在会减小电场力对气泡的拉伸作用，增强电场力对气泡的压制作用，但不会改变气泡的变形方式，气泡在换热表面上无论是被拉伸还是被压制，都能使沸腾换热得到强化，但两者的强化换热机理不同。     

存在温度梯度的竖直壁面Marangoni 凝结换热特性研究

对水-酒精混合蒸气在表面存在温度梯度的竖直壁面上的Marangoni凝结换热特性进行了实验研究,并观测了混合蒸气的凝结形态.实验结果表明:凝结表面不同位置的换热系数不同,温度梯度大的位置凝结换热系数较大;当酒精蒸气的质量分数wv=0.5%,1%时,凝结换热系数随过冷度单调减小;当wv≥2%时,凝结换热系数与过冷度的关系为含有最大值的非线性特性关系;在相同条件下,wv=1%时的凝结换热系数最高,wv=0.5%时的次之,wv≥2%以后,凝结换热系数随酒精含量的升高而减小.与仅由浓度梯度引起的Marangoni凝结相比,本实验中由浓度梯度和温度梯度共同驱动的凝结换热更强.初步的理论分析也表明,凝结表面上的浓度梯度和温度梯度共同作用使水-酒精凝结液表面的表面张力梯度增大,Marangoni对流加强,凝结换热进一步强化.     

一种确定墙体表面换热系数的实验方法

首次提出了用频率谱分析法分析墙体表面换热过程及推导墙体表面换热系数的实验方法。经实验和预测检验表明：该方法能够充分反映墙体表面换热过程，其结果是准确可靠的。为确定墙体表面换热系数找到了一种实用有效的方法。     

R－12蒸气在三维内翅管中凝结流动的传热及流阻特性

报道了Ｒ－１２蒸气在三维内翅管中的流动冷凝实验，结果表明：与光滑面相比，Ｒ－１２蒸气在三维内翅管中的凝结换热系数增加了１０７％，而流阻只增加了１８％，并对此进行了相应的分析，建立了预测传热性能和流阻的关联式。     

特厚钢板阵列射流淬火的表面换热

采用特厚钢板专用辊式射流淬火试验装置和多通道钢板温度记录仪,测试出射流速度3.39~26.8 m·s-1、雷诺数12808~117340、水流密度978.7~6751.5 L·(m2·min)-1条件下,84 mm厚钢板淬火冷却曲线;进而基于反传热修正方法计算高温钢板淬火过程壁面温度和热流密度,描绘出沸腾曲线,分析多束圆孔阵列射流对特厚钢板淬火表面换热的影响.结果表明:射流速度、水流密度等参数影响钢板表面射流滞止区和平行流区换热机制,进而影响最大热流密度分布.射流速度较低时,壁面平行流区观察到混合换热和"热流密度肩"现象;随射流速度增大,膜沸腾换热机制消失,最大热流密度移至较低壁面过热度处.相关研究将对特厚钢板淬火过程温度场计算和组织性能调控提供有益的帮助.     

分离式热管蒸发段传热特性试验研究

通过对分离式热管水平及小倾角 ( 0°～ 5°)蒸发段传热特性的大比例尺模型的试验研究 ,获得了其壁温特性及换热规律 ,探讨了热流密度、工作温度、倾角及充液率等因素对传热特性的影响 .结果表明 ,与蒸发段垂直布置的分离式热管相比 ,水平及小倾角热管的换热系数较小 .特别是当热流密度大于 2 0kW /m2 时 ,蒸发管上下管壁温差增大 ,沿管长方向上管壁温度的波动较大 ,使上壁的换热系数降低 ,局部烧干热负荷过早出现 ,使热管的工作范围减小 .此外 ,还得出了水平蒸发管平均换热系数的无量纲准则关系式 .     

普通型板式热交换器中的水蒸汽凝结放热

通过试验研究确认了将普通型板式热交换器用于水—水蒸汽凝结放热具有显著节能效果。分析了在板式热交换器中,在水蒸汽的高速流动下水蒸汽凝结换热系数与蒸汽流速、蒸汽压力、冷凝温差之间关系,获得了求解凝结换热系数的关联式,也分析了顺、逆流对压降及水蒸汽凝结放热系数的影响。     

Significant heat transfer enhancement for R123 condensation by micromembrane cylinder

Renewable energy or low grade energy utilizations need high performance of phase change heat exchangers. Suspending micromembrane cylinder in tube(called modulated heat transfer tube) increases the void fractions or vapor qualities near the tube wall to significantly enhance heat transfer. The R123 condensation heat transfer with horizontal position was investigated. The results for the bare tube and modulated heat transfer tube were tested case by case. It is found that the modulated heat transfer tube significantly enhance the condensation heat transfer, with the heat transfer enhancement factors(EF)covering the range of 1.118–2.124. The comprehensive performance evaluation criteria(PEC) had the range of0.71–1.66, with most of runs behaving PEC larger than 1.0.For the two-phase outlet conditions, the EF values are increased with increases in the vapor mass fluxes, Gxin,where G is the mass flux and xinis the inlet vapor mass quality. The EF values are inversely related to Gxinfor the subcooled liquid outlet cases. The enhanced heat transfer mechanisms are analyzed with the observed images together with the discussion of pressure and velocity distributions.     

环柱形催化剂当量直径及传热参数的测定

实验测定了一种新型的环柱形催化剂活性组分在其内、外表面上不均匀分布的乙烯基乙酸酯合成反应器的床层压降和该催化剂填充床的二维温度分布；以压降实验数据代入Ergun公式计算了环柱形催化剂的当量直径ds和填充床的传热参数，采用正交配置的方法对拟均相二维传热模型进行求解，得到床层的径向有效导热系数和壁给热系数。     

一种测定建筑墙体外表面换热系数的实验方法

首次提出了用辅助变量法分析建筑墙体外表面换热过程及推导墙体外表面换热系数的实验方法,实验和预测检验表明：该方法能够真实反映墙体外表面换热过程,为确定墙体外表面换热系数找到了一种实用有效的方法。