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。     

微米级余弦槽表面疏水性及冷凝传热实验研究

为了研究余弦微槽结构的疏水性和冷凝传热性能,首先制备了不同槽峰高度和槽距的微米级余弦槽结构表面,实验研究了不同结构微槽表面的静态接触角及其对滴状冷凝传热性能的影响,并对冷凝传热过程中液滴在微槽表面合并、脱落过程进行实验研究和热力学分析。结果表明,液滴在微槽表面的疏水性和传热性能都呈现明显的各向异性,横向静态接触角θ⊥明显高于纵向接触角θ∥。同时,冷凝传热过程中竖直纵槽阻碍液滴的横向合并,但其对液滴脱落过程起到极大促进作用,传热性能较光滑表面提高30%~50%,且峰距比越大液滴的脱落半径越小、脱落频率越高,表面传热效率也越高。水平横槽则相反,虽然增大峰距比促进了液滴合并,但却对其脱落过程产生不利影响,导致整体传热性能较纵向槽表面大幅下降,与光滑表面接近。引入表面润湿率对微槽表面的液滴脱落半径进行热力学计算,计算值与实验结果吻合较好,误差在20%以内。     

水蒸气在船用冷凝器中滴状冷凝的分析

利用物理学的有关理论分析了冷凝器表面实现滴状冷凝的条件，从而可知改变表面涂层特性可以改善相变形态。这就为研制促进滴状冷凝表面涂层提供了理论依据。     

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.     

滚动脱落实现滴状冷凝的分析

讨论了在重力场中，凝结水在疏水性壁面上从球冠形凝结水生成，长大直至脱落的全过程。验证了滚脱落是滴状冷凝的充分条件，定性分析了疏水效应的微观机理。     

六氟丙烯二聚反应的新催化剂研究

以溴化亚铜/2,2 ′-联吡啶配合物为催化剂,以乙腈为溶剂,研究了六氟丙烯的齐聚反应.产物结构通过核磁共振氟谱进行了表征.同时,考察了催化剂用量、反应温度及反应时间对齐聚反应的影响.实验结果显示,在室温下,该催化剂能高效、高选择性地催化六氟丙烯进行二聚反应,生成了反式结构的六氟丙烯二聚体.与已有的催化剂相比,溴化亚铜/2,2′-联吡啶配合物为催化剂不仅具有高活性、高选择性及对环境友好的优点,而且还能使反应在室温下进行,有利于节能、降低生产成本.     

关于滴状冷凝成核密度和热交换系数的研究

根据成核密度的理论关系式,模拟了不同温差条件下冷凝表面的液滴生长过程,结果显示：液滴尺寸分布具有分形特征,分形维数随着温差的增大而增大;冷凝表面的热交换系数随着温差的增大也相应增大,模拟结果与实验结果相符。     

六氟丙烯等离子体处理纯棉织物的研究

以六氟丙烯为气氛对纯棉织物进行等离子体处理，通过改变处理功率、时间和压力等条件，考察处理后的纯棉织物表面的拒水性能。采用接触角作为评价拒水性大小的依据，当改变压强、时间和功率中的某一因素时接触角呈现规律性的变化，每个因素都存在相应的最适条件。经过皂洗后，等离子体处理过的纯棉织物的拒水性有一定的下降，再经过数次皂洗则趋于平稳。等离子体处理后织物的拉伸强力增大，颜色和透湿量的变化不大，基本不影响其服用舒适性。     

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．     

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．     

细竖管内流动凝结的换热特性

为探讨小尺度条件下管内流动凝结换热的特性,针对１～５ｍｍ的细圆管,考虑凝结液膜的弯曲、气液界面剪切力与液膜表面张力的影响,建立起柱坐标系下竖直管内受迫流动凝结换热物理数学模型;利用数值求解的结果,对小尺度条件下管内凝结换热的规律进行预测性分析．研究表明,细管径条件下,气液界面切应力与液膜表面张力对流动凝结过程的影响增大,使重力的影响处于相对微弱的地位;与Ｎｕｓｓｅｌｔ换热关联式的预示值相比,小尺度圆管有明显的强化凝结换热的效果．上述结果有助于深化对小尺度下凝结换热规律的理解     

COSINE型纵槽管的冷凝传热研究

本文在V型纵槽管冷凝传热研究的基础上,进行了Cosine型纵槽管的传热研究.在理论分析与实验研究的基础上得到了传热系数和传热面积的计算公式.对所得结果比较后,作者建议以单位温度差传热速率进行这一类纵槽管的传热计算及作为评价其传热效果优劣的判据.这种作法较之过去的传统作法(传热系数法)远为优越.     

不凝气体存在时水平单管外膜状凝结换热的数值研究

为查明不凝气体对水平管外膜状凝结换热特性的影响规律,建立了水平单管的气、液双边界层模型,该模型考虑了气、液膜之间的质量连续及能量连续特征,对于不同的壁面过冷度,用数值方法首次求解并分析了边界层内局部不凝气体质量分数、温度和速度的分布规律,计算结果表明,从主流蒸汽到气流界面,不凝气体含量和气膜速度逐渐增加而气膜温度降低,平均凝结换热系数值解与实验解符合较好 。     

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.     

氧化锌超微粒子薄膜的表面性质研究

用直流气体放电活化反应沉积的方法,制备了氧化锌超微粒子薄膜,并经AES成分分析及XRD物相结构鉴定,随制备条件不同,结构将明显改变。扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,粒子的粒径为88.5nm。用俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)对超微柱子膜的表面成分此、表面电子态进行了研究,用Ar~+枪对样品表面进行了剥离,同时用AES作跟踪分析。结果表明,Zn/O比基本保持不变,C稍有减少。这和电子探针持续作用AES跟踪分析结果基本相同。样品表面的电子态是Zn2p_(1/2)、Zn2p_(3/2),Cls、Ols;粒径及基质对表面光电压谱有较大影响。     

冷凝换热表面超疏水复合涂层的制备及性能

针对目前促成滴状冷凝换热的超疏水表面造价昂贵、热导率低和综合性能差等问题,以可溶性聚四氟乙烯、改性石墨烯(C)、气相二氧化硅等为原料,通过共混法在不锈钢基材上制备了用于冷凝传热表面的高导热超疏水复合涂层,并对其耐腐蚀能力、导热系数、强度和蒸汽冷凝传热性能进行测试分析。结果表明,涂层的耐酸腐蚀性能、导热性能强于304不锈钢,当含3%的C时,导热系数为18.188W·(m·K)^-1,在20%硫酸浓度恒温30℃条件下腐蚀速率为0.201mg·(cm²·h)^-1,和基材结合强度达38MPa。SEM分析表明,涂层疏水性能与气相二氧化硅含量有关,且质量分数为10%时接触角达155°。冷凝实验表明常压蒸汽在涂层表面冷凝时传热系数达120k W·(m²·K)^-1,大于不锈钢表面近10倍,并得出其滴状冷凝不持久的原因。     

19.05 mm强化管管外冷凝换热的试验研究

随着能源短缺问题的日益突出,节能环保受到人们的重视.工业上使用的换热设备,其性能的优化也受到各行业的重视.建立一套集沸腾和冷凝于一体的水平单管管外凝结换热试验装置,针对直径19.05 mm的强化管,对不同制冷剂管外凝结换热进行试验研究.通过试验分析可知：不同水流量,强化管的总体传热系数随着管入口冷却水温的上升而逐渐升高;在一定的冷却水温度下,强化管的总传热系数随着冷却水流量的增大而逐渐升高;相同工况下,R410A传热系数比R134a高出约1.28%～3.39%;凝结换热饱和温度越高,凝结传热系数越小.     

带有疏液盘的V型垂直沟槽管的冷凝传热研究

本文在原来关于垂直降膜冷凝传热研究的基础上,为进一步强化冷凝传热,在V型垂直沟槽管上和光滑管上加装了倾斜式疏液盘,对流体力学与传热过程进行了理论与实验研完。对不同盘间距的沟槽管与光滑管进行了实验,探讨了最佳盘间距的问题。在模型与实验的基础上,提出了带盘沟槽管的冷凝传热计算式。计算与实验均表明,垂直冷凝表面加装疏液盘后,传热膜系数会有显著提高。     

绕花丝内插物强化凝结换热实验研究

为了提高管壳式换热器的性能，提出了一种新型管内强化传热技术——绕花丝内插物．对绕花丝内插物的强化换热机理进行了理论分析，建立了绕花丝强化管内凝结换热理论模型，并进行了实验研究．绕花丝内插物可使流体在流动方向上做复杂的三维混合流动，提前诱发湍流发生．研究结果表明，管内插入绕花丝后可使换热量在低温差下出现“陡然”上升现象，提前进入湍流状态，换热量强化比高达3-4倍，而压降相对较低，是光管的2倍左右，此外，将理论计算值与实验数据进行了比较，两者符合得很好，验证了理论模型的正确性和实用性．与其它内插物进行比较，绕花丝内插物不仅强化换热效果好，而且产生压降小。