CN109283852A - 利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置 - Google Patents
利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109283852A CN109283852A CN201811440191.8A CN201811440191A CN109283852A CN 109283852 A CN109283852 A CN 109283852A CN 201811440191 A CN201811440191 A CN 201811440191A CN 109283852 A CN109283852 A CN 109283852A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat transfer
- dropwise condensation
- shell
- condensation heat
- hydrophobic surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000009833 condensation Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 230000005494 condensation Effects 0.000 title claims abstract description 83
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 108010001267 Protein Subunits Proteins 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000010025 steaming Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 244000020998 Acacia farnesiana Species 0.000 description 5
- 235000010643 Leucaena leucocephala Nutrition 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B15/00—Systems controlled by a computer
- G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
本发明涉及强化传热技术领域，尤其是涉及一种利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置。其包括壳体，壳体的内部设置有滴状冷凝换热器，壳体的上端设置有蒸汽进口，壳体的下端设置有凝结水出口，壳体的一侧设置有冷却水进口和冷却水出口，且冷却水进口位于冷却水出口的上方；壳体的另一侧设置有音响，音响与壳体的侧壁固定连接；还包括控制模块、调节单元和传热性能检测单元，控制单元与调节单元连接，调节单元与音响连接，以使音响产生与控制单元产生的信号具有相应频率和振幅的振动，该振动加载于滴状冷凝换热器；传热性能检测单元检测得到的传热性能信号传输给控制单元，控制单元调节音响的振动信号频率及振幅。
Description
技术领域
本发明涉及强化传热技术领域，尤其是涉及一种利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置。
背景技术
滴状冷凝以其较高的传热系数已经引起了众多研究者的广泛兴趣，并在传热机理、实现方法、以及工业应用(减小设备规模、降低生产成本)等方面进行了广泛的研究。然而，常用工业设备中大多为具有高表面自由能的金属材料，能被多数液体浸润，要在金属表面上形成滴状冷凝，则必须对金属表面进行改性处理(如在表面镀上金、银、铑、钯等贵重金属)或使用适当的促进剂(憎水基的有机促进剂如油酸、硫醇、褐煤蜡等及采用金属硫化物等无机化合物作促进剂)；寻找能制备稳定滴状冷凝表面的方法及表面处理技术是当前滴状冷凝研究中最重要的领域之一。
目前，随着微纳米技术的发展，纳米疏水材料制备的日臻成熟，超疏水表面以其较高的接触角及很小的滚动角等特征在工业中得到日益广泛的应用。将微纳米疏水材料应用到冷凝器的研制中，实现空调蒸发器内部盘管表面由膜状凝结转为滴状凝结是目前采用的重要方法。然而，目前利用超疏水表面实现的滴状冷凝过程中，冷凝液滴是在增长到一定阈值后在重力作用下自然脱落，由于脱落的液滴尺寸较大时热阻也较大，使得冷凝传热系数并不能得到较大提高。此外，冷凝液滴在粗糙表面微观结构内部核化、生长，形成粘性极强的Wenzel液滴，使其疏水能力显著降低，使得冷凝液滴生长到很大尺寸依然不能自然脱落。因此，使冷凝液滴的快速脱落，即研究由Wenzel液滴快速转变为粘性微弱的Cassie状态液滴的方法，对提高冷凝传热系数具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，以解决现有技术中存在的在滴状冷凝过程中，传热系数无法控制的技术问题。
基于上述目的，本发明提供了一种利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，包括壳体，所述壳体的内部设置有滴状冷凝换热器，所述壳体的上端设置有蒸汽进口，所述壳体的下端设置有凝结水出口，所述壳体的一侧设置有冷却水进口和冷却水出口，且所述冷却水进口位于所述冷却水出口的上方；所述壳体的另一侧设置有音响，所述音响与所述壳体的侧壁固定连接；
还包括控制模块、调节单元和传热性能检测单元，所述控制单元与所述调节单元连接，所述调节单元与所述音响连接，以使所述音响产生与所述控制单元产生的信号具有相应频率和振幅的振动，该振动加载于所述滴状冷凝换热器；所述传热性能检测单元对所述滴状冷凝换热器的传热性能进行检测，并将检测得到的传热性能信号传输给所述控制单元，所述控制单元根据反馈的所述传热性能信号更新预设的信号频率及振幅，再对所述调节单元进行调节，从而调节所述音响的振动信号频率及振幅。
进一步地，在某些实施例中，所述传热性能检测单元包括四个检测子单元，所述四个检测子单元分别位于所述蒸汽进口、所述凝结水出口、所述冷却水进口和所述冷却水出口；所述四个检测子单元与所述控制模块连接。
进一步地，在某些实施例中，所述四个检测子单元分别包括流量传感器和温度传感器，所述流量传感器和所述温度传感器均与所述控制模块连接。
进一步地，在某些实施例中，所述滴状冷凝换热器的表面为具有微凸结构的超疏水表面。
进一步地，在某些实施例中，所述滴状冷凝换热器包括多个管板，多个所述管板沿所述壳体的高度方向间隔设置，相邻两个所述管板之间形成冷却通道。
进一步地，在某些实施例中，所述管板的表面为具有微凸结构的超疏水表面。
进一步地，在某些实施例中，所述微凸结构为微方柱。
进一步地，在某些实施例中，所述调节单元包括信号发生器和功率放大器，所述控制单元与所述信号发生器连接，所述信号发生器与所述功率放大器连接，所述功率放大器与所述音响连接。
进一步地，在某些实施例中，所述信号发生器生成一定频率范围的正弦信号，通过计算机逻辑编程实现单一频率正弦信号的输出，并根据反馈的传热性能信号对所述信号发生器生成的正弦信号的频率进行调节。
进一步地，在某些实施例中，所述控制单元为工控机。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，包括壳体，所述壳体的内部设置有滴状冷凝换热器，所述壳体的上端设置有蒸汽进口，所述壳体的下端设置有凝结水出口，所述壳体的一侧设置有冷却水进口和冷却水出口，且所述冷却水进口位于所述冷却水出口的上方；所述壳体的另一侧设置有音响，所述音响与所述壳体的侧壁固定连接；还包括控制模块、调节单元和传热性能检测单元，所述控制单元与所述调节单元连接，所述调节单元与所述音响连接，以使所述音响产生与所述控制单元产生的信号具有相应频率和振幅的振动，该振动加载于所述滴状冷凝换热器；所述传热性能检测单元对所述滴状冷凝换热器的传热性能进行检测，并将检测得到的传热性能信号传输给所述控制单元，所述控制单元根据反馈的所述传热性能信号更新预设的信号频率及振幅，再对所述调节单元进行调节，从而调节所述音响的振动信号频率及振幅。
基于该结构，本发明提供的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，可以实现冷凝传热的强化，同时对换热性能的强弱进行控制。本发明利用对滴状冷凝换热器表面加载声场振动的方式，当音响振动频率与一定尺寸液滴的频率相同时，液滴实现共振，振动幅值最大，液滴振动能量最大，使得凝结液滴的浸润状态发生转变，液滴易从表面脱落。通过控制音响振动频率，来控制滴状凝结过程中的脱落直径，实现对滴状凝结换热强弱的控制。
综上所述，本发明具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的方法公开发表或使用而确属创新，产生了较好的实用的效果，并具有广泛的产业价值。
下面将配合附图，作详细说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置的控制原理图；
图3为本发明实施例一中所涉及的在超微结构表面液滴的不同浸润状态的示意图。
图标：101-壳体；102-蒸汽进口；103-凝结水出口；104-冷却水进口；105-冷却水出口；106-音响；107-流量传感器；108-温度传感器；109-管板；110-控制单元；111-信号发生器；112-功率放大器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
参见图1至图3所示，本实施例提供了一种利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，包括壳体101，壳体101的内部设置有滴状冷凝换热器，壳体101的上端设置有蒸汽进口102，壳体101的下端设置有凝结水出口103，壳体101的一侧设置有冷却水进口104和冷却水出口105，且冷却水进口104位于冷却水出口105的上方；壳体101的另一侧设置有音响106，音响106与壳体101的侧壁固定连接；该装置还包括控制模块、调节单元和传热性能检测单元，控制单元110与调节单元连接，调节单元与音响106连接，以使音响106产生与控制单元110产生的信号具有相应频率和振幅的振动，该振动加载于滴状冷凝换热器；传热性能检测单元对滴状冷凝换热器的传热性能进行检测，并将检测得到的传热性能信号传输给控制单元110，控制单元110根据反馈的传热性能信号更新预设的信号频率及振幅，再对调节单元进行调节，从而调节音响106的振动信号频率及振幅。
基于该结构，本实施例提供的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，可以实现冷凝传热的强化，同时对换热性能的强弱进行控制。本实施例利用对滴状冷凝换热器表面加载声场振动的方式，当音响106振动频率与一定尺寸液滴的频率相同时，液滴实现共振，振动幅值最大，液滴振动能量最大，使得凝结液滴的浸润状态发生转变，液滴易从表面脱落。通过控制音响106振动频率，来控制滴状凝结过程中的脱落直径，实现对滴状凝结换热强弱的控制。
对于一个Wenzel状态液滴，只有当共振作用下振动能量Eko大于液滴和微方柱超疏水表面之间的黏附功Ea，且小于液滴自身的表面自由能Er时，才能发生Wenzel-Cassie浸润状态完全转变，即Ea＜Eko＜Er，即实现Wenzel-Cassie状态转变；液滴脱落，实现控制传热器传热系数的目的。
对换热器主体施加单一频率的声场振动时，只有共振频率与该频率一致的液滴可以实现从Wenzel向Cassie状态的转变，即只能诱导某一尺寸的液滴实现转变。这样，根据实际工程传热性能需要，通过控制液滴的脱落尺寸和频率，即可以实现对传热性能的控制。
参见图3所示，信号发生器111发出电信号进行功率放大后施加到音响106上，产生声场振动，在声场振动的诱导下促使液滴由Wenzel状态转变为Cassie状态。
进一步地，在某些实施例中，调节单元包括信号发生器111和功率放大器112，控制单元110与信号发生器111连接，信号发生器111与功率放大器112连接，功率放大器112与音响106连接。
控制单元110对滴状冷凝换热器的传热系数进行计算，并把计算结果反馈给信号发生器111，通过功率放大器112生产所需的信号加载给音响106。根据共振原理，液滴尺寸不同，则其固有频率不同，因此，加载不同频率的声场振动可诱使不同尺寸的液滴脱落。
进一步地，在某些实施例中，信号发生器111生成一定频率范围的正弦信号，通过计算机逻辑编程实现单一频率正弦信号的输出，并根据反馈的传热性能信号对信号发生器111生成的正弦信号的频率进行调节。根据需要脱落的滴状冷凝液滴尺寸，计算出液滴共振频率。
其中R(θ)为液滴半径、V为液滴体积、θ为接触角。
根据目前的研究，液滴的固有频率计算式[1]为：
其中，V为液滴的体积(m3)，ρ为液滴密度(kg/m3)，对本实验取ρ＝998kg/m3，为液体表面张力，取72.8mN/m，n为液滴振动时的模式数。根据Noblin的研究[2]，振动作用下液滴有两种类型的形变，即接触线固定类型和接触线移动类型。对于接触线移动类型，又存在两种振动模式，即k＝1和k＝2，有k＝n-1/2。
根据研究，液滴振动属于接触线移动类型中的k＝1模式情况，即液滴振动时有2个不变的节点，通过上式可计算液滴共振频率。
当共振时，液滴的动能Eko大于液滴Wenzel-Cassie浸润状态转变之间的能量势垒时，液滴发生Wenzel-Cassie浸润状态转变，转变临界情况为：
Eko＝E
有[3]：
其中，δ为微结构表面几何参数的函数，与微方柱间距a，高度h以及边长r有关。
设定信号发生器111的正弦信号频率，该正弦信号输出经功率放大器112进行功率放大进入音响106，产生相应的宽频声场振动信号，作用于滴状冷凝换热器主体，通过调整声场振动振幅，在共振频率下，使得已知尺寸的冷凝液滴浸润状态转变为超疏水的Cassie状态，从而使该冷凝液滴从换热表面快速强制脱落，实现对滴状冷凝某单一尺寸液滴脱落尺寸的控制。液滴的快速脱落减小了滴状冷凝换热器表面热阻，实现了滴状冷凝换热器传热性能的提高。
进一步地，在某些实施例中，控制单元110为工控机。
需要说明的是，本实施例中的工控机可以采用目前常见的工控机，其结构不再详细描述。
进一步地，在某些实施例中，传热性能检测单元包括四个检测子单元，四个检测子单元分别位于蒸汽进口102、凝结水出口103、冷却水进口104和冷却水出口105；四个检测子单元与控制模块连接。
四个检测子单元对冷凝器传热性能进行检测并给出测量结果，并把测量结果反馈到控制器，控制器根据传热性能情况判断信号频率的大小，并进行调节，把调节后的信号传送给信号发生器111，信号发生器111调节信号发生频率。
进一步地，在某些实施例中，四个检测子单元分别包括流量传感器107和温度传感器108，流量传感器107和温度传感器108均与控制单元110连接。
进一步地，在某些实施例中，滴状冷凝换热器的表面为具有微凸结构的超疏水表面。
本实施例中，采用常用的方法制备得到微凸结构的超疏水表面。
进一步地，在某些实施例中，滴状冷凝换热器包括多个管板109，多个管板109沿壳体101的高度方向间隔设置，相邻两个管板109之间形成冷却通道。
进一步地，在某些实施例中，管板109的表面为具有微凸结构的超疏水表面。
进一步地，在某些实施例中，微凸结构为微方柱。
应用本实施例提供的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置控制滴状冷凝换热器传热性能的方法，包括以下步骤：
S1.在滴状冷凝换热器表面加工制备微方柱结构的超疏水表面。
S2.按照图1所示，建立该利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置。
S3.根据需要脱落的滴状冷凝液滴尺寸，计算出液滴共振频率，设定信号发生器111的正弦信号频率，该正弦信号输出经功率放大器112进行功率放大进入音响106，产生相应的宽频声场振动信号，作用于滴状冷凝换热器主体，通过调整声场振动振幅，在共振频率下，使得已知尺寸的冷凝液滴浸润状态转变为超疏水的Cassie状态，从而使该冷凝液滴从换热表面快速强制脱落，实现对滴状冷凝某单一尺寸液滴脱落尺寸的控制。
S4.重复步骤S3，确定在共振频率下不同尺寸冷凝液滴在浸润状态发生转变时所加载声场振动振幅。根据本步骤，通过对某一尺寸的液滴脱落尺寸和脱落频率进行控制，实现对滴状冷凝换热器换热性能的微调。当滴状冷凝换热器传热性能距离要求较大时，进行粗调，即大范围调节，此时要求滴状冷凝换热器表面的液滴都要快速脱落。
S5.根据由步骤S3和S4所确定的冷凝液滴脱落尺寸，将各液滴脱落尺寸对应的浸润状态发生转变时加载的信号进行叠加合成，得到一个宽频信号。将该合成信号输入到数字信号发生器111生成后，进入功率放大器112，然后施加到音响106，诱导某一尺寸范围的液滴快速脱落，从而大大减小了传热热阻，使传热性能快速提高。这样，根据实际工程传热性能需要，通过控制液滴的脱落尺寸和频率，即实现对传热性能和脱落频率的控制。
参考文献
[1]Jung Y C,Bhushan B.Dynamic effects induced transition of dropletson biomimetic superhydrophobic surfaces[J].Langmuir,2009,25(16):9208-9218.
[2]Noblin X,Buguin A,Brochard-Wyart F.Vibrated sessile drops:transition between pinned and mobile contact line oscillations[J].TheEuropean Physical Journal E,2004,14(4):395-404.
[3]Wei Lei,Zhi-hai Jia,Ji-Chang He,Tai-Min Cai,Gang Wang.Vibration-induced Wenzel-Cassie wetting transition on microstructured hydrophobicsurfaces[J].Applied Physics Letters,2014,104(18),181601.1-181601.5.
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体的内部设置有滴状冷凝换热器，所述壳体的上端设置有蒸汽进口，所述壳体的下端设置有凝结水出口，所述壳体的一侧设置有冷却水进口和冷却水出口，且所述冷却水进口位于所述冷却水出口的上方；所述壳体的另一侧设置有音响，所述音响与所述壳体的侧壁固定连接；
还包括控制模块、调节单元和传热性能检测单元，所述控制单元与所述调节单元连接，所述调节单元与所述音响连接，以使所述音响产生与所述控制单元产生的信号具有相应频率和振幅的振动，该振动加载于所述滴状冷凝换热器；所述传热性能检测单元对所述滴状冷凝换热器的传热性能进行检测，并将检测得到的传热性能信号传输给所述控制单元，所述控制单元根据反馈的所述传热性能信号更新预设的信号频率及振幅，再对所述调节单元进行调节，从而调节所述音响的振动信号频率及振幅。
2.根据权利要求1所述的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，其特征在于，所述传热性能检测单元包括四个检测子单元，所述四个检测子单元分别位于所述蒸汽进口、所述凝结水出口、所述冷却水进口和所述冷却水出口；所述四个检测子单元与所述控制模块连接。
3.根据权利要求2所述的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，其特征在于，所述四个检测子单元分别包括流量传感器和温度传感器，所述流量传感器和所述温度传感器均与所述控制模块连接。
4.根据权利要求1所述的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，其特征在于，所述滴状冷凝换热器的表面为具有微凸结构的超疏水表面。
5.根据权利要求1所述的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，其特征在于，所述滴状冷凝换热器包括多个管板，多个所述管板沿所述壳体的高度方向间隔设置，相邻两个所述管板之间形成冷却通道。
6.根据权利要求5所述的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，其特征在于，所述管板的表面为具有微凸结构的超疏水表面。
7.根据权利要求4或6所述的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，其特征在于，所述微凸结构为微方柱。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，其特征在于，所述调节单元包括信号发生器和功率放大器，所述控制单元与所述信号发生器连接，所述信号发生器与所述功率放大器连接，所述功率放大器与所述音响连接。
9.根据权利要求8所述的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，其特征在于，所述信号发生器生成一定频率范围的正弦信号，通过计算机逻辑编程实现单一频率正弦信号的输出，并根据反馈的传热性能信号对所述信号发生器生成的正弦信号的频率进行调节。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置，其特征在于，所述控制单元为工控机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811440191.8A CN109283852A (zh) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | 利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811440191.8A CN109283852A (zh) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | 利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109283852A true CN109283852A (zh) | 2019-01-29 |
Family
ID=65173017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811440191.8A Pending CN109283852A (zh) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | 利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109283852A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111141155A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-05-12 | 上海置信节能环保有限公司 | 一种滴状冷凝传热器传热控制装置及方法 |
| CN114526884A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-24 | 中国核电工程有限公司 | 能够降低管道流致振动的验证装置 |
| RU2797770C1 (ru) * | 2022-12-06 | 2023-06-08 | Акционерное общество "Дальневосточная генерирующая компания" АО "ДГК" | Способ вибрационного воздействия на конденсационное оборудование |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102269539A (zh) * | 2011-09-16 | 2011-12-07 | 上海理工大学 | 超疏水表面滴状冷凝传热性能控制方法及装置 |
| US20140144518A1 (en) * | 2008-02-25 | 2014-05-29 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | Vibration-driven droplet transport devices |
| CN204854386U (zh) * | 2015-04-01 | 2015-12-09 | 西安交通大学 | 一种仿生结构冷凝式传热管及换热器 |
| CN106949752A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-14 | 南京师范大学 | 一种管壳式冷凝换热器 |
| CN108203514A (zh) * | 2016-12-16 | 2018-06-26 | 漂莱特（中国）有限公司 | 使用超疏水膜通过振动喷射生产均匀的聚合物珠粒的方法 |
-
2018
- 2018-11-28 CN CN201811440191.8A patent/CN109283852A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140144518A1 (en) * | 2008-02-25 | 2014-05-29 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | Vibration-driven droplet transport devices |
| CN102269539A (zh) * | 2011-09-16 | 2011-12-07 | 上海理工大学 | 超疏水表面滴状冷凝传热性能控制方法及装置 |
| CN204854386U (zh) * | 2015-04-01 | 2015-12-09 | 西安交通大学 | 一种仿生结构冷凝式传热管及换热器 |
| CN108203514A (zh) * | 2016-12-16 | 2018-06-26 | 漂莱特（中国）有限公司 | 使用超疏水膜通过振动喷射生产均匀的聚合物珠粒的方法 |
| CN106949752A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-14 | 南京师范大学 | 一种管壳式冷凝换热器 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111141155A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-05-12 | 上海置信节能环保有限公司 | 一种滴状冷凝传热器传热控制装置及方法 |
| CN114526884A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-24 | 中国核电工程有限公司 | 能够降低管道流致振动的验证装置 |
| RU2797770C1 (ru) * | 2022-12-06 | 2023-06-08 | Акционерное общество "Дальневосточная генерирующая компания" АО "ДГК" | Способ вибрационного воздействия на конденсационное оборудование |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102269539B (zh) | 超疏水表面滴状冷凝传热性能控制方法及装置 | |
| CN109283852A (zh) | 利用声场控制超疏水表面滴状冷凝传热性能的装置 | |
| Liu et al. | Experimental study on the effects of mechanical vibration on the heat transfer characteristics of tubular laminar flow | |
| Hewakandamby | A numerical study of heat transfer performance of oscillatory impinging jets | |
| Garg et al. | Vortex-induced vibration of a cooled circular cylinder | |
| Cai et al. | Numerical simulation on enhancement of natural convection heat transfer by acoustic cavitation in a square enclosure | |
| Hu et al. | Experimental investigation of convective condensation heat transfer on tube bundles with different surface wettability at large amount of noncondensable gas | |
| Lei et al. | Vibration-induced Wenzel-Cassie wetting transition on microstructured hydrophobic surfaces | |
| JP2010537826A (ja) | モードベースの金属帯板安定化装置 | |
| CN102353411B (zh) | 科氏质量流量测量仪 | |
| Yang et al. | Real-time heat transfer model based on variable non-uniform grid for dynamic control of continuous casting billets | |
| CN110168291A (zh) | 热声装置 | |
| Kumar et al. | Physical understanding of gas-liquid annular flow and its transition to dispersed droplets | |
| Valori et al. | Experimental velocity study of non-Boussinesq Rayleigh-Bénard convection | |
| Megahed | Local flow boiling heat transfer characteristics in silicon microchannel heat sinks using liquid crystal thermography | |
| CN202229660U (zh) | 超疏水表面滴状冷凝传热性能控制装置 | |
| CN110666126B (zh) | 一种稳定结晶器铜板冷却水对流换热系数的方法 | |
| Hoyas et al. | Bénard–Marangoni convection in a differentially heated cylindrical cavity | |
| Yang et al. | Visualization experiment on the evolution of vapor bubbles in pool boiling heat transfer enhancement of the smooth and porous surfaces using ultrasonic waves | |
| CN103619460A (zh) | 用于流化床的气体分配装置 | |
| CN107291977B (zh) | 一种核态沸腾微液层模型数值计算方法 | |
| Xing et al. | Directional migration of impacting droplets on hydrophobic-superhydrophobic boundary | |
| Lamnatou et al. | Numerical study of the interaction among a pair of blunt plates subject to convective drying–A conjugate approach | |
| Suksangpanomrung et al. | Numerical investigation of heat transfer in pulsating flows through a bluff plate | |
| Jiaocheng et al. | The temperature field measurement of billet based on multi-information fusion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190129 |