[發(fā)明專利]一種脈沖超聲波去除疏水表面液滴的抑霜裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211610055.5
• 申請日: 2022-12-14
• 公開（公告）號: CN115930529A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔建英;吳馨;高鐵瑜;王宇濤;靳龍;黃睿寧
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F25D21/06
• 分類號: F25D21/06;B06B3/02;B06B1/06;F25D21/00;B64D15/16;B64D15/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 房鑫

1.一種脈沖超聲波去除疏水表面液滴的抑霜裝置，其特征在于：包括超聲波發(fā)生器，以及與超聲波發(fā)生器相連的超聲波換能器，超聲波換能器通過變幅桿連接疏水面板，超聲波發(fā)生器生成高頻交流電信號發(fā)送給超聲波換能器，超聲波換能器將高頻交流電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動信號，通過變幅桿將超聲波換能器將輸出端機(jī)械振動的質(zhì)點(diǎn)位移或者速度放大，并將機(jī)械振動傳至疏水面板的表面；疏水表面的減阻作用與超聲波的機(jī)械振動效應(yīng)進(jìn)行耦合作用，實(shí)現(xiàn)疏水面板工作表面冷凝液滴的去除，在最小能耗的基礎(chǔ)上阻礙霜晶的形成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超聲波去除疏水表面液滴的抑霜裝置，其特征在于：所述的疏水面板為圓盤鋁板。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超聲波去除疏水表面液滴的抑霜裝置，其特征在于：傳至疏水面板表面的機(jī)械振動的振幅能夠克服阻止冷凝液滴接觸線運(yùn)動的能壘。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超聲波去除疏水表面液滴的抑霜裝置，其特征在于：傳至疏水面板表面的機(jī)械振動使疏水面板內(nèi)質(zhì)點(diǎn)交替振動，質(zhì)點(diǎn)相繼在各自的平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動，冷凝液滴內(nèi)各微元體離開平衡位置進(jìn)行鋪展變形，同時(shí)伴隨透明性喪失；

冷凝液滴的直徑鋪展率按下式計(jì)算：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述脈沖超聲波去除疏水表面液滴的抑霜裝置，其特征在于：冷凝液滴在鋪展過程中，三相線處的表面張力與超聲波驅(qū)動力達(dá)到平衡，表達(dá)式如下：

γ_LG(cosθ-cosθ_i)＝F????????????????(I)

式中γ_LG為液-氣表面張力，θ和θ_i分別為瞬時(shí)接觸角和初始接觸角，F(xiàn)為超聲波驅(qū)動力；

在三相線附近產(chǎn)生一個(gè)可傳遞動量的有限薄邊界層，邊界層厚度按下式計(jì)算：

式中μ為粘度，ρ為液體密度，ω為振動角頻率；

超聲波驅(qū)動力按下式計(jì)算：

式中U和R分別為鋁板振動振幅和液滴接觸半徑；

將式(3)代入式(1)可得：

式中We為韋伯?dāng)?shù)，We＝ρU²R/γ_LG；(cosθ-cosθ_i)表示液滴需要的鋪展驅(qū)動力，表示超聲振動產(chǎn)生的驅(qū)動力；

當(dāng)大于(cosθ-cosθ_i)時(shí)，則發(fā)生液滴鋪展。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超聲波去除疏水表面液滴的抑霜裝置，其特征在于：所述的疏水面板采用FW-8800常溫固化型納米陶瓷氟涂料制作疏水表面。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超聲波去除疏水表面液滴的抑霜裝置，其特征在于：所述的超聲波發(fā)生器能夠在600W以內(nèi)調(diào)節(jié)超聲波功率；所述的超聲波換能器采用的是夾心式壓電換能器，頻率為24kHz。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超聲波去除疏水表面液滴的抑霜裝置，其特征在于：所述的超聲波發(fā)生器進(jìn)行周期性工作，每次開啟超聲波工作設(shè)定時(shí)間，再間歇設(shè)定時(shí)間。