初始成长阶段霜层特性实验研究 - 东南大学学报.PDF

第３５卷第１期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ３５ Ｎｏ１ 　 ２００５年１月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｊａｎ．２００５ 　　　　　　 初始成长阶段霜层特性实验研究 　　郝英立　　　　　　　　ＪｏｓｅＩｒａｇｏｒｒｙ　 ＹｏｎｇＸ．Ｔａｏ　 （东南大学动力工程系，南京２１００９６）　　（佛罗里达国际大学机械与材料工程系，迈阿密，ＦＬ３３１７４） 摘要：对自然对流条件下水平表面的初始结霜过程进行了实验研究．在壁温为－３４～－１９℃范 围内，利用显微镜对霜层成长过程进行了一系列显微观测，应用双曝光全息干涉法测量了霜层表 面温度和周围温度分布，还测量了通过冷壁面的热流密度和霜层厚度随时间的变化．获得了霜层 有效导热系数和霜表面与环境空气间的自然对流传热系数，并关联为准则关系式．霜层初始成长 阶段与充分成长阶段有着显著不同的特性．随着霜层的形成和成长，霜层表面温度逐渐升高，霜 层厚度增加速率减缓，有效导热系数迅速降低，自然对流传热系数也减小．冷壁面温度低时，自然 对流传热系数较大，霜层成长初期厚度增加也较快，但对有效导热系数影响不大，仅为冰导热系 数的１１７％～１７％． 关键词：结霜；自然对流；全息干涉 中图分类号：ＴＫ１２４　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２００５）０１０１５４０５ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｒｏｓｔｌａｙｅｒ ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄ １ ２ ２ ＨａｏＹｉｎｇｌｉ　 ＪｏｓｅＩｒａｇｏｒｒｙ　 ＹｏｎｇＸ．Ｔａｏ １ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） ２ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＦｌｏｒｉｄａＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｍｉａｍｉ，ＦＬ３３１７４，ＵＳＡ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｆｒｏｓｔｌａｙｅｒｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄｗｈｉｃｈｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｎａｃｏｌｄｆｌａｔｐｌａｔｅｕｎｄｅｒｎａｔｕｒａｌｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｃｏｌｄｐｌａｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｗｅｒｅｖａｒｉｅｄｉｎｔｈｅ－３４ｔｏ－１９℃ｒａｎｇｅ．Ａｓｅｒｉｅｓｏｆｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｉｄｏｆａｖｉｄｅｏｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ．Ｔｈｅｆｒｏｓｔａｉｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｂｏｖｅｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｅｍｐｌｏｙｉｎｇｔｗｏｅｘｐｏｓｕｒｅｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅｈｅａｔｆｌｕｘｏｎｔｈｅｐｌａｔｅａｎｄｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｆｒｏｓｔｌａｙｅｒｗｉｔｈｔｉｍｅｗｅｒｅａｌｓｏ ｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｆｒｏｓｔｌａｙｅｒａｎｄｔｈｅｎａｔｕｒａｌｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｕｄｙ．Ａｎｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｃｏｒｒ