冷表面霜晶演化的微观可视化观测-东南大学学报.PDF

第４７卷第１期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４７ Ｎｏ．１ 　 ２０１７年１月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｊａｎ．２０１７ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１７．０１．０１５ 冷表面霜晶演化的微观可视化观测 １ ２ １ １ 李　栋　 陈振乾　 王　鑫　 赵孝保 １ （南京师范大学江苏省能源系统过程转化与减排技术工程实验室，南京２１００４２） ２ （东南大学能源与环境学院，南京２１００９６） 摘要：对冷表面霜层生长过程进行了微观可视化研究，对结霜生长过程不同时期的霜晶演化特 征进行了观测，同时从相变动力学的角度对冷表面霜层初始液滴成核过程进行了理论分析．试验 研究发现，冷表面霜层生长阶段不同位置霜晶呈现不均匀生长，局部存在霜枝倒伏以及霜晶消融 现象，且随着时间的推移，冷表面不同位置霜晶逐渐趋于均匀．研究结果表明，冷表面温度越低， 湿空气中水蒸气过饱和度越大，相变驱动力越大，发生气液相变形成活化液核的可能性越大．霜 晶体表面温度以及局部水蒸气分压力的联合效应是发生霜晶消融的根本原因． 关键词：霜晶演化；微观可视化；相变驱动力；霜晶消融；霜枝倒伏 中图分类号：ＴＫ１２４　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１７）０１００７９０６ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｆｒｏｓｔｃｒｙｓｔａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｎｃｏｌｄｓｕｒｆａｃｅ １ ２ １ １ ＬｉＤｏｎｇ　 ＣｈｅｎＺｈｅｎｑｉａｎ　ＷａｎｇＸｉｎ　 ＺｈａｏＸｉａｏｂａｏ １ （ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｅｒｇｙＳｙｓｔｅｍＰｒｏｃｅｓｓＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＥｍｉｓｓｉｏｎＲｅｄｕｃｔｉｏｎ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＮａｎｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００４２，Ｃｈｉｎａ） ２ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｆｒｏｓｔｌａｙｅｒｇｒｏｗｔｈｐｒｏｃｅｓｓｏｎｃｏｌｄｓｕｒｆａｃｅｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｎｄ ｆｒｏｓｔｃｒｙｓｔａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｓｔｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄｓｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌｄｒｏｐｌｅｔｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｎｔｈｅｃｏｌｄｓｕｒｆａｃｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｐｈａｓｅｔｒａｎｓ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｒｏｓｔｃｒｙｓｔａｌｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅ ｃｏｌｄｓｕｒｆａｃｅｇｒｏｗｕｎｅｖｅｎｌｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆｒｏｓｔｌａｙｅｒｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅａｎｄｆｒｏｓｔｂｒａｎｃｈｆｒａｃｔｕｒｅａｎｄｆｒｏｓｔ ｃｒｙｓｔａｌｍｅｌｔｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎａｃａｎｂｅｌｏｃａｌｌｙｓｅｅｎ．Ｉｔｉｓａｌｓｏｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｆｒｏｓｔｃｒｙｓｔａｌａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉ