鎳基高溫合金GH3536表面早期結霜特性實驗分析

張 多,汪 元,袁雪強,岳曉菲,柳 軍

(國防科技大學 空天科學學院, 湖南 長沙 410073)

結霜是自然界中普遍存在的物理現象。當濕空氣流經溫度比其露點溫度低的表面時,會發生水蒸氣在冷表面凝結現象,若冷表面的溫度低于冰點溫度時,結霜現象就會發生。對于預冷型組合循環發動機[1],深度預冷過程中來流濕空氣在換熱器表面結霜是不可避免的技術問題,這將導致壓降損失增大、流道受阻或材料特性改變,使得發動機性能下降。考慮到高溫合金和不銹鋼等硬質金屬材料被廣泛應用于制造換熱器微通道以抵抗較高的來流溫度和流速,因此以這些材料為研究對象的表面結霜特性及抑霜技術研究具有重要的工程意義。

結霜過程可根據不同的結霜特性劃分為多個階段。Hayashi等[2]從宏觀上觀察霜層生長過程,并將其劃分為霜晶生長期、霜層生長期和霜層充分生長期。Iragorry 等[3]重點關注霜晶生長期,將霜晶生長期細分為液滴凝結、液滴固化和致密化三個階段。在現有的研究中[4-5],學者們廣泛認為結霜過程可以劃分為無霜階段、早期結霜階段、中期結霜階段和末期結霜階段四個階段。對早期結霜階段的研究主要集中在霜晶形貌和霜晶生長速率上[6-8],而對中期和末期階段的研究則主要集中在霜層厚度和密度上[9-11]。

現有研究表明冷面溫度、相對濕度和表面潤濕性均會影響結霜特性。Cheng等[8]和Lee等[9]的研究表明,隨著冷面溫度降低,霜層厚度增加,密度減小,而相對濕度的影響則相反。……