【HETA】结霜性能 VS 亲水、疏水和表面处理

风冷蒸发器的除霜是业界难点。本次研讨会，美国俄亥俄州牛津迈阿密大学机械和制造工程系的Nickolas C. Schmiesing和Andrew D. Sommers研究了亲水性、疏水性和微观表面处理传热表面的除霜性能，即表面湿润性对生长霜层的影响，值得行业参考。

一

文献结论

• 结霜结构取决于空气湿度和表面温度：在湿度较低时，霜结构少孔，可被称为平板型；湿度较高且温度较低时，形成多孔羽毛状霜结构。

• 结霜密度则受空气流速影响。

• 表面接触角对除霜时间的影响并不明显：在疏水性表面，结霜延迟效果并不明显；亲水翅片上的结霜层更薄，平均密度更大。

二

试验样品

针对不同润湿性表面，就排水速率和除霜效率差异进行研究。包括如下6个5052铝合金样品（样品尺寸99.5mm x 80.2mm x 3.4mm）：

表面微观均匀微通道处理：25um宽，间距100um

部分试验样品照片

两种表面处理示意图

三

试验方法

对样品进行包含结霜时间和除霜时间的循环试验。每个循环包含1小时结霜和随后10分钟除霜和排水，试验共3个循环。霜层在一个有机玻璃试验箱中生长，实验期间箱内相对湿度（60%或80%）和空气温度保持不变（21-23℃），同时试验样品表面温度保持不变（-8℃、-10℃和-12℃）。

四

主要结论

• 根据试验条件不同，大多数表面除霜效率占整个表面的52-77%，样品之间的除霜效率只存在较小差异。

• 在Tw = -8℃时，样品3性能略优于其它样品；在Tw = -12℃时，样品6性能略优于其它样品；这可能是由于霜层密度和整体冰晶体结构方面的微小差异造成的。

• 样品2的结霜速率明显高于样品3。这表明：亲水无处理的表面，可能会出现更严重的霜层堆积，导致机组除霜间隔变短。

• 表面温度越低，结霜速率越高。

三次连续结霜/除霜中三个不同表面温度下样品除霜率