受限流道沿程參數變化對豎直圓管表面結霜特性影響的實驗研究

霜經常出現在自然界和工業領域中,如制冷空調、空氣源熱泵系統、航空航天和低溫工程領域等

。霜的生長受到多種因素制約,在不同的研究環境下具有不同的生長特性。為了獲得參數均勻,穩定可控的霜層生長環境,目前大多數研究都是在一個相對于結霜冷表面來說的大開放空間進行的。這種空間的特點在于氣流通道高度高于霜層厚度的25倍以上

。當發生結霜時,濕空氣參數隨時間的變化較小,沿流動方向的分布較為均勻。在這種開放空間的實驗環境中,霜層的生長特性已經在不同的冷卻表面,如圓筒表面、翅片、平板面上進行了廣泛的探索

。比如在平板表面中,自然對流條件下,低的冷卻表面溫度、高的濕空氣溫度和高的相對濕度有利于霜的生長

。在低溫和強制對流條件下,霜的厚度隨著冷卻面溫度的降低而減少

。比起大開放空間,實際結霜現象更經常出現在狹窄的換熱器流道中,比如板翅式換熱器的熱空氣流道以及管翅式換熱器翅片之間的空氣流道。這類的受限結霜空間特點在于,空氣流動通道高度略大于霜層厚度,沿流動方向濕空氣溫度和水蒸氣含量下降明顯。在此類受限流道中,結霜特性研究經常在沿空氣流動方向恒定壁溫以及恒定入口濕空氣條件下進行

,但實際中濕空氣參數和冷表面的溫度經常會同時發生改變

,且通常研究的是換熱器的整體結霜特性

,而受限流道內的霜層生長細節仍然不夠明晰。……