
【化】 dropwise condensation
drip; drop; trickle
【医】 drop; gt.; gtt.; gutta; guttae; tears
account; certificate; condition; shape; state; written complaint
【医】 appearance
condensation
【化】 condensate; condensation
【医】 condensation
滴状冷凝(Dropwise Condensation)是热力学中描述蒸气在冷却表面凝结为离散液滴现象的专有术语,其英文直译为"dropwise condensation"。该现象最早由英国物理学家J.W. Schmidt在1930年实验观测记录,现被《英汉工程热力学词典》收录为相变传热领域的核心概念。
从物理机制分析,滴状冷凝发生在蒸气与非浸润性固体表面接触时,由于表面张力作用,冷凝液难以形成连续液膜,反而聚集成孤立液滴。这种形态特征使其具有显著高于膜状冷凝的传热效率,实验数据显示其传热系数可达后者的5-10倍。美国机械工程师协会(ASME)在《相变传热手册》中特别指出,这种现象的产生需要满足表面自由能差条件: $$ Delta G = gamma{lv} + gamma{sl} - gamma_{sv} < 0 $$ 其中γ代表液-气(lv)、固-液(sl)、固-气(sv)界面张力。
工程应用方面,该原理已被成功运用于航天器热控系统(NASA技术报告NAS 1.26:19780010409)和海水淡化设备优化(《国际传热传质》期刊2018年论文)。清华大学热能工程系的最新研究表明,通过纳米结构表面改性可将滴状冷凝稳定性提升至2000小时以上。
滴状冷凝是一种高效的冷凝传热形式,其核心特征是冷凝液在壁面形成离散液滴而非连续液膜。以下为详细解析:
滴状冷凝发生在冷凝液无法有效润湿壁面的情况下,液滴在壁面随机成核并逐渐生长。关键条件包括:
传热系数可达膜状冷凝的5-20倍,原因在于:
尽管效率突出,工业应用仍受限:
当前研究聚焦于:超疏水表面技术开发、液滴动力学模拟、表面自修复材料等方向。大连理工大学等机构通过实验发现,维持高密度微小液滴分布是提升传热效率的关键。
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