超疏水毫米尺度陣列表面強化滴狀冷凝傳熱的機理研究

《超疏水毫米尺度陣列表面強化滴狀冷凝傳熱的機理研究》是依託大連理工大學,由劉亞華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超疏水毫米尺度陣列表面強化滴狀冷凝傳熱的機理研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉亞華

項目摘要

滴狀冷凝是一種高效傳熱方式，超疏水表面上滴狀冷凝傳熱已成為目前國內外研究的熱點。本項目提出從增加單位面積液滴成核點數目和強化液滴自驅離兩方面增強表面冷凝傳熱性能的方案，設計大比表面積超疏水毫米尺度陣列表面。建立冷凝液滴運動與毫米尺度陣列表面結構參數之間的關係模型，提出同時強化液滴成核和自驅離高效冷凝傳熱表面結構參數的多目標最佳化方法。採用微機械加工和化學刻蝕兩步法，快速製備銅基超疏水毫米尺度陣列新表面。結合冷凝傳熱實驗，獲得表面強化液滴成核和自驅離對冷凝傳熱的影響規律，建立新的適用於滴狀冷凝的傳熱模型，揭示超疏水毫米尺度陣列表面與冷凝傳熱的構效關係。項目研究的理論成果、技術實現方法，可進一步發展和完善冷凝傳熱理論，為設計高效冷凝節能表面提供新的方法和思路。

結題摘要

超疏水表面因對水的極端排斥性在高效滴狀冷凝傳熱領域具有廣泛的套用前景。本項目主要圍繞超疏水表面跨尺度液滴（微米冷凝液滴和毫米/亞毫米巨觀液滴）的快速脫離及其在傳熱方面的基礎套用方面開展研究。研究了超疏水凹曲面曲率強化液滴合併彈跳的作用規律。實驗發現，當基底曲率半徑和液滴半徑相當時液滴合併強化作用最顯著。搭建了多功能溫濕度控制箱，研究了不同曲率基底和過冷度下冷凝液滴的生長、合併和脫落規律，揭示了凹曲面強化換熱的機理。研究了不同尺度和排布規律的陣列結構對碰撞液滴鋪展、收縮、彈跳動態及固液接觸時間的影響規律，揭示了固液接觸時間減少的內在機制。項目的研究成果對新型高效冷凝換熱表面的設計具有重要指導意義。以上研究成果在國內外學術期刊上發表論文9篇，其中SCI論文7篇，EI論文2篇；申請發明專利3項（授權1項）；培養碩士生3人（協助培養1人），協助培養博士生1人。