理论教育 高光表面可实现聚合物珠状凝结,但困难仍存

高光表面可实现聚合物珠状凝结,但困难仍存

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:将这种易珠化的材料表面高度磨光就有可能实现珠状凝结。这两种聚合物临界表面张力较小,只要凝结液体的表面张力大于涂层的临界表面张力,即可产生珠状凝结。在蒸气中加入某些助凝剂,可使磨光的冷却面上产生单分子的憎水层,形成不与凝结液润湿的膜面而得到珠状凝结。目前珠状凝结在工业上的应用还有困难。其中最主要的原因是表面污染,使珠状凝结很难持久稳定。

高光表面可实现聚合物珠状凝结,但困难仍存

珠状凝结的换热系数可比膜状凝结高10倍以上,因此在工业凝结设备中如能实现珠状凝结,无疑有重大意义。

实现珠状凝结的必要条件是凝结液体不能润湿表面。由于水和有机液体能润湿大部分的金属壁,所以一般工业用的冷凝器如不采取特殊措施是很难实现珠状凝结的。人工珠化有两个主要途径:对冷却壁面进行特殊处理和在蒸气中加入某种珠化的助凝剂。在蒸气流动过程中,助凝剂沉积在冷却壁面上,以形成一层不为凝结液体润湿的覆盖层。目前实现珠状凝结的方法如下:

(1)选用易珠化的表面材料,并将表面高度磨光。

实验表明,不同的金属表而形成珠状凝结的能力不同,如铜比锌、不锈钢、蒙乃尔合金形成珠状凝结的能力都强。将这种易珠化的材料表面高度磨光就有可能实现珠状凝结。

(2)在表面上镀贵金属覆盖层。

在表面上镀一薄层贵金属(如金、铂、银)可使凝结面长期保持珠状凝结。可惜此法成本太高,很难在工业上大规模应用。(www.daowen.com)

(3)在表面上涂聚合物涂层。

在表面上涂一层聚合物涂层也能实现珠状凝结。最有效的聚合物是聚四氟乙烯和聚乙烯。这两种聚合物临界表面张力较小,只要凝结液体的表面张力大于涂层的临界表面张力,即可产生珠状凝结。例如水蒸气在聚四氟乙烯表面上凝结时,水-汽表面张力即大于聚四氟乙烯的临界表面张力,故能在聚四氟乙烯上产生珠状凝结。一般聚合物涂层很薄,厚度仅为0.25~1μm,其附加的导热热阻很小,从而能较大地提高凝结换热系数,一般在冷却表面上涂一层聚四氟乙烯,再经过热处理后可使凝结换热系数比无涂层时高2~3倍。

(4)在蒸气中加入助凝剂。

在蒸气中加入某些助凝剂,可使磨光的冷却面上产生单分子的憎水层,形成不与凝结液润湿的膜面而得到珠状凝结。硬脂酸、油酸、油酸铜等都可作为助凝剂。助凝剂的缺点是污染工质,并需定期添加。

目前珠状凝结在工业上的应用还有困难。其中最主要的原因是表面污染,使珠状凝结很难持久稳定。其次,即使得到了良好的珠状凝结表面,蒸气的剪切作用也可能把液滴扩展成连续的液膜。第三,蒸气一般只能在低压下实现珠状凝结。以上种种原因都限制了珠状凝结的应用。在实现稳定的珠状凝结方面还要做很多工作。

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