本技術(shù)屬于蒸汽冷凝，尤其涉及一種電潤(rùn)濕作用下相變傳熱速率可調(diào)的冷凝裝置。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常使用高溫蒸汽進(jìn)行干燥等操作，由于高溫蒸汽是不間斷地連進(jìn)連出，因而用汽量相對(duì)較大，而大量的高溫蒸汽直接排出，不利于節(jié)省寶貴的水資源，并且排放過(guò)程中冷凝形成的液滴不可控，也不利于實(shí)現(xiàn)冷凝水的回收。

2、蒸汽冷凝作為相變傳熱的一種重要方式，與單相對(duì)流相比有著更高的換熱效率，對(duì)實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的高效化與集成化有重要意義，在航空航天、核工業(yè)、海水淡化、石油煉制、動(dòng)力發(fā)電、空調(diào)制冷等應(yīng)用中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。對(duì)于蒸汽冷凝而言，如何實(shí)現(xiàn)凝液的快速核化生長(zhǎng)及合并移除一直是提高冷凝表面整體性能的關(guān)鍵因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的是提供一種電潤(rùn)濕作用下相變傳熱速率可調(diào)的冷凝裝置，以解決上述問(wèn)題，達(dá)到通過(guò)外加電場(chǎng)控制干預(yù)蒸汽冷凝過(guò)程中冷凝液滴的動(dòng)態(tài)來(lái)強(qiáng)化蒸汽冷凝過(guò)程、提高凝液收集效率以及冷凝傳熱性能的目的。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下方案：一種電潤(rùn)濕作用下相變傳熱速率可調(diào)的冷凝裝置，包括：

3、外殼體，所述外殼體內(nèi)設(shè)置有冷凝腔和冷卻腔，所述冷卻腔連通有外部冷卻組件，所述外殼體的頂部和底部分別連通有蒸汽進(jìn)口和冷凝水出口，所述蒸汽進(jìn)口和所述冷凝水出口分別與所述冷凝腔連通；

4、導(dǎo)熱銅塊，所述導(dǎo)熱銅塊的兩相對(duì)外壁分別設(shè)置在所述冷凝腔和所述冷卻腔內(nèi)；

5、電濕潤(rùn)冷凝表面，所述電濕潤(rùn)冷凝表面設(shè)置在所述冷凝腔中，且所述電濕潤(rùn)冷凝表面與所述導(dǎo)熱銅塊的側(cè)壁相貼合，所述電濕潤(rùn)冷凝表面電性連接有外部電壓加電組件。

6、優(yōu)選的，所述電濕潤(rùn)冷凝表面包括疏水涂層，所述疏水涂層的一側(cè)與所述冷凝腔對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述疏水涂層的另一側(cè)貼合有絕緣層，所述絕緣層遠(yuǎn)離所述疏水涂層的一側(cè)貼合有絕緣底板，所述絕緣底板遠(yuǎn)離所述絕緣層的一側(cè)與所述導(dǎo)熱銅塊對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述絕緣層與所述絕緣底板之間埋設(shè)有接地電極和正電極，若干所述接地電極、正電極交替設(shè)置，所述外部電壓加電組件與所述接地電極、正電極電性連接。

7、優(yōu)選的，所述外部電壓加電組件包括直流電壓發(fā)生器、交流電壓發(fā)生器和變頻器，所述直流電壓發(fā)生器的正、負(fù)極分別與所述正電極、接地電極電性連接，所述變頻器與所述交流電壓發(fā)生器的輸入端電性連接，所述交流電壓發(fā)生器的輸出端與所述正電極、接地電極電性連接。

8、優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱銅塊與所述絕緣底板之間設(shè)置有硅油層。

9、優(yōu)選的，所述外殼體的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有開(kāi)口，所述開(kāi)口與所述冷凝腔連通，所述開(kāi)口內(nèi)固定連接有觀察窗；

10、還設(shè)置有相機(jī)，所述相機(jī)通過(guò)所述觀察窗拍攝所述疏水涂層的表面。

11、優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱銅塊的一側(cè)壁上固定連接有若干翅片，若干所述翅片伸入所述冷卻腔中。

12、優(yōu)選的，所述外部冷卻組件包括低溫恒溫水箱，所述外殼體上連通有進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)水口和所述出水口分別與所述冷卻腔連通，所述低溫恒溫水箱的進(jìn)液端、出液端分別與所述出水口、進(jìn)水口連通。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：冷凝腔的主要作用是使蒸汽從蒸汽進(jìn)口進(jìn)入后，與電濕潤(rùn)冷凝表面接觸以冷凝為液態(tài)；冷凝水出口的主要作用是使冷凝水集中排出；冷卻腔的主要作用是使外部冷卻組件對(duì)導(dǎo)熱銅塊降溫；導(dǎo)熱銅塊的主要作用是通過(guò)在電濕潤(rùn)冷凝表面的兩端產(chǎn)生溫差，促使蒸汽在電濕潤(rùn)冷凝表面冷凝；電濕潤(rùn)冷凝表面的主要作用是使蒸汽在其表面冷凝，同時(shí)通過(guò)外部電壓加電組件控制液滴核化、生長(zhǎng)、合并及脫落整個(gè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝液滴的動(dòng)態(tài)干預(yù)調(diào)控。整體上，本實(shí)用新型通過(guò)電濕潤(rùn)作用，僅通過(guò)外加電場(chǎng)作用于冷凝表面，即可對(duì)固定表面潤(rùn)濕性進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，對(duì)于實(shí)現(xiàn)蒸汽冷凝過(guò)程強(qiáng)化，提高凝液收集效率、提高冷凝傳熱性能、拓寬其在先進(jìn)熱質(zhì)傳遞技術(shù)中的應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)特征：

1.一種電潤(rùn)濕作用下相變傳熱速率可調(diào)的冷凝裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電潤(rùn)濕作用下相變傳熱速率可調(diào)的冷凝裝置，其特征在于：所述電濕潤(rùn)冷凝表面(5)包括疏水涂層(13)，所述疏水涂層(13)的一側(cè)與所述冷凝腔(23)對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述疏水涂層(13)的另一側(cè)貼合有絕緣層(14)，所述絕緣層(14)遠(yuǎn)離所述疏水涂層(13)的一側(cè)貼合有絕緣底板(15)，所述絕緣底板(15)遠(yuǎn)離所述絕緣層(14)的一側(cè)與所述導(dǎo)熱銅塊(3)對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述絕緣層(14)與所述絕緣底板(15)之間埋設(shè)有若干接地電極(17)和若干正電極(18)，若干所述接地電極(17)、正電極(18)交替設(shè)置，所述外部電壓加電組件(26)與所述接地電極(17)、正電極(18)電性連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電潤(rùn)濕作用下相變傳熱速率可調(diào)的冷凝裝置，其特征在于：所述外部電壓加電組件(26)包括直流電壓發(fā)生器(21)、交流電壓發(fā)生器(22)和變頻器(25)，所述直流電壓發(fā)生器(21)的正、負(fù)極分別與所述正電極(18)、接地電極(17)電性連接，所述變頻器(25)與所述交流電壓發(fā)生器(22)的輸入端電性連接，所述交流電壓發(fā)生器(22)的輸出端與所述正電極(18)、接地電極(17)電性連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電潤(rùn)濕作用下相變傳熱速率可調(diào)的冷凝裝置，其特征在于：所述導(dǎo)熱銅塊(3)與所述絕緣底板(15)之間設(shè)置有硅油層(16)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電潤(rùn)濕作用下相變傳熱速率可調(diào)的冷凝裝置，其特征在于：所述外殼體(1)的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有開(kāi)口，所述開(kāi)口與所述冷凝腔(23)連通，所述開(kāi)口內(nèi)固定連接有觀察窗(6)；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電潤(rùn)濕作用下相變傳熱速率可調(diào)的冷凝裝置，其特征在于：所述導(dǎo)熱銅塊(3)的一側(cè)壁上固定連接有若干翅片(4)，若干所述翅片(4)伸入所述冷卻腔(24)中。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電潤(rùn)濕作用下相變傳熱速率可調(diào)的冷凝裝置，其特征在于：所述外部冷卻組件包括低溫恒溫水箱(10)，所述外殼體(1)上連通有進(jìn)水口(11)和出水口(12)，所述進(jìn)水口(11)和所述出水口(12)分別與所述冷卻腔(24)連通，所述低溫恒溫水箱(10)的進(jìn)液端、出液端分別與所述出水口(12)、進(jìn)水口(11)連通。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)屬于蒸汽冷凝技術(shù)領(lǐng)域，提供一種電潤(rùn)濕作用下相變傳熱速率可調(diào)的冷凝裝置,包括外殼體，外殼體內(nèi)設(shè)置有冷凝腔和冷卻腔，冷卻腔連通有外部冷卻組件，外殼體的頂部和底部分別連通有蒸汽進(jìn)口和冷凝水出口，蒸汽進(jìn)口和冷凝水出口分別與冷凝腔連通；導(dǎo)熱銅塊，導(dǎo)熱銅塊的兩相對(duì)外壁分別設(shè)置在冷凝腔和冷卻腔內(nèi)；電濕潤(rùn)冷凝表面，電濕潤(rùn)冷凝表面設(shè)置在冷凝腔中，且電濕潤(rùn)冷凝表面與導(dǎo)熱銅塊的側(cè)壁相貼合，電濕潤(rùn)冷凝表面電性連接有外部電壓加電組件。本技術(shù)通過(guò)外加電場(chǎng)控制干預(yù)蒸汽冷凝過(guò)程中冷凝液滴的動(dòng)態(tài)來(lái)強(qiáng)化蒸汽冷凝過(guò)程、提高凝液收集效率以及冷凝傳熱性能。

技術(shù)研發(fā)人員：段思琦,杜啟瑞,閆潤(rùn),劉璐
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北電力大學(xué)（保定）
技術(shù)研發(fā)日：20240801
技術(shù)公布日：2025/5/15