液滴高速撞击低温壁面的动态特性及破碎机理研究

为研究液滴撞击低温壁面的动态行为,运用高速阴影法对韦伯数(We)在533~1630之间的单液滴撞击常温壁面(22℃)与低温壁面(-30~-10℃)进行可视化试验。试验结果表明:液滴以一定速度撞击低温壁面时,会发生即时破碎和冠状破碎,二次液滴飞溅明显;但液滴以相同速度撞击常温壁面时,未出现液滴破碎现象。随着壁面温度的降低,液滴撞壁破碎所需韦伯数减小。在壁面温度为-30℃时,液滴撞击铝合金板的破碎临界韦伯数降低至480左右;当We<480时,即使壁面温度低于-30℃,液滴也不会发生撞壁破碎。当液滴撞击常温壁面时,液滴快速铺展,并且韦伯数越大,液滴铺展和回缩的速度越大,液滴的铺展因子越大。该研究可为液滴撞击低温壁面撞壁模型的建立提供参考。

不同壁面结构与传热情形下低温壁面结霜特性

壁面结霜致使低温换热设备传热性能下降,甚而产生设备安全和生产安全问题。通过实验研究了涂覆疏水涂料壁面结构的结霜特性,不同倾斜角度壁面的水滴凝结与滑落特性,以及添置了太阳能吸热膜的表面传热特性。结果表明:涂有疏水材料的壁面较普通壁面初始结霜时间能延迟约10分钟;一定的壁面倾斜角度通过影响水滴的滚动角,促进凝结的水滴滑落,可阻碍霜层生长;当换热壁面利用太阳能吸热膜对低温壁面进行补热时,吸热量为5.27J/cm2,为普通壁面的1.44倍。这些改进措施可以减少冷壁面结霜量,有助于提升低温设备传热效果。