竖直表面液滴生长过程的可视化实验研究.doc

摘要：水蒸气冷凝在生活中是很普遍的现象，其冷凝传热的特性在工业设备的制冷环节发挥着重要作用，其热交换性能的提高有利于节约能源和降低工业生产成本，因此，水蒸气冷凝现象的研究具有切实的科学意义和经济价值。在滴状冷凝过程中，液滴是按照某种确定形式分布的，较小尺寸的液滴主要依靠吸收水蒸气分子长大，而较大尺寸的液滴主要通过合并周围液滴长大。本文主要通过建立一套水蒸气冷凝的可视化装置，采用电子显微镜对水蒸气在冷凝表面上发生的滴状凝结过程进行观测，研究液滴空间分布及其时间序列上的统计规律。本文共分三章，第一章主要介绍滴状凝结的概念、液滴生长过程的研究进展以及材料表面液滴的接触角；第二章主要介绍液滴生长过程可视化实验装置的设计；第三章主要分析液滴接触角分别对液滴尺寸分布和最大滑落时间间隔的影响。

关键词： 液滴生长；滴状凝结；可视化设计；接触角

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1滴状凝结-1

1.1.1滴状凝结与膜状凝结的对比-1

1.1.2滴状凝结的应用实例-2

1.2液滴生长过程的研究-2

1.3液滴的接触角-3

2可视化实验装置的设计-5

2.1实验设计的整体思路-5

2.2实验材料-5

2.2.1DHT11温湿度模块传感器-5

2.2.2 BMP180气压传感器-6

2.2.3 DS18B20温度传感器-6

2.2.4 LCD 12864液晶显示屏-6

2.2.5 USB电子显微镜-7

2.2.6亚克力板-7

2.2.7电热水壶-7

2.2.8其它材料-8

2.3可视化实验装置的设计步骤-8

2.4装置设计中出现的问题及解决办法-8

2.4.1如何产生大量稳定的水蒸气-8

2.4.2接触角的变化问题-8

2.4.3如何保证材料的长时间稳定性-9

2.5实验装置存在的缺陷-9

2.5.1实验材料的选择问题-9

2.5.2实验流程的观察问题-9

3 实验现象的观察和分析-10

3.1接触角的测量-10

3.2液滴尺寸分布与接触角-10

3.2.1有机玻璃表面液滴生长过程（第一次出现液滴滑落时截至）-10

3.2.2 PVC材料表面液滴生长过程（第一次出现液滴滑落时截至）-11

3.2.3透明树脂喷漆表面液滴生长过程（第一次出现液滴滑落时截至）-12

3.2.4液滴尺寸分布与接触角的关系-12

3.3最大液滴滑落间隔与接触角的关系-13

结论-15

致谢-16

参考文献-17

附录-18