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受限结构空间液滴冷凝和动力学特性及其强化冷凝换热研究
发布时间: 2025-08-14
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
电力、热力、燃气及水生产和供应业,电力、热力生产和供应业
成果介绍
高效稳定的冷凝换热技术对于解决高热流散热和降低能源消耗具有极其重要的意义。近年来，随着微纳加工技术和仿生学的快速发展，高度柔性的多级结构超疏水表面强化冷凝换热引起高度关注。在多级结构超疏水表面上，由于宏观和微观结构空间的限制效应，冷凝液滴的传热路径以及动力学演化的能量路径显著改变，基于球冠形液滴建立的理论体系无法推广到受限液滴。为此，本项目围绕“受限液滴热质传递机理及其对冷凝换热的强化机制”这一科学开展研究，并取得成效。
成果亮点
1）考虑表面浸润性、过冷度、液滴尺寸以及不凝性气体，系统研究了冷凝液滴热质耦合传递特性，揭示了内部对流对液滴热质传递的影响机制，发展了表征内部对流强化效应的液滴换热努塞尔数的经验关系式模型；2）基于热阻理论，建立了疏水表面、超疏水表面、超滑表面等典型微纳结构功能表面液滴冷凝传热模型，诠释了液滴跨尺度生长过程中热阻角色的动态转换规律；3）建立了超滑表面液滴润湿相图，理论推导了液滴润湿状态转换的临界判据，揭示了润滑油厚度和微纳结构特征与液滴润湿状态和动力学特性之间的关联机制；4）结合表面液滴分布函数和冷凝传热模型，发展了疏水表面、超疏水表面、超滑表面等典型微纳结构表面滴状冷凝传热模型，定量评估了冷凝传热速率和总热阻，从强化换热的角度给出了液滴脱落尺寸的理论下限，明晰了最优的液滴脱落尺寸区间；5）进一步发展并完善了疏水表面、超疏水表面、超滑表面等典型微纳结构表面强化滴状冷凝传热的原理和方法，提出了利用对流流动和非对称冷凝诱发的液滴定向运移强化冷凝传热的新思路。上述研究成果为利用微纳结构表面强化滴状冷凝传热提供了基础理论，对研发稳定高效的冷凝传热技术具有重要的现实意义。
团队介绍
长安大学（Chang’an University），位于陕西省西安市，简称“长大”，直属国家教育部，是国家首批“211工程”重点建设大学、国家“985工程优势学科创新平台”建设高校、国家“双一流”建设高校。入选国家“111计划”、“双万计划”、教育部“卓越工程师教育培养计划”、国家建设高水平大学公派研究生项目、世界能源大学联盟成员高校，丝绸之路大学联盟，是高水平行业特色大学优质资源共享联盟。
成果资料
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