強化冷凝換熱的疏水基板及裝置與方法制造方法及圖紙

強化冷凝換熱的疏水基板及裝置與方法，強化冷凝換熱的疏水基板包括基底和凸起，所述凸起設置在所述基底的表面，部分所述凸起的表面加工為親水表面，所述凸起的高度差為自身高度的五分之一以內，且所述凸起的高度為5微米至40微米，相鄰之間的所述凸起的間距為10微米至100微米。該強化冷凝換熱的疏水基板通過凸起的親水表面促進冷凝過程中冷凝液滴的成核。

【技術實現步驟摘要】
強化冷凝換熱的疏水基板及裝置與方法
本專利技術涉及強化冷凝換熱
，具體涉及強化冷凝換熱的疏水基板及裝置與方法。
技術介紹
冷凝過程中液滴的成核和生成液滴的排出廣泛存在于自然界及工業生產和科學研究中，在能源、化工、醫療、海水淡化、液滴收集、分子生物學等領域具有廣泛應用。例如在冷凝設備中，滴狀冷凝過程主要包括液滴生成(成核)、液滴生長、以及液滴脫離三個過程。如何促進液滴的成核以及生成液滴的及時脫離，是強化冷凝換熱過程、提高冷凝設備效率需要解決的關鍵技術問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供強化冷凝換熱的疏水基板及裝置與方法，該強化冷凝換熱的疏水基板及裝置與方法能夠有效的促進冷凝過程中冷凝液滴的成核過程，同時促進生成冷凝液滴的運動，使生成的冷凝液滴及時排出，從而促進冷凝換熱過程。其技術方案如下：強化冷凝換熱的裝置，包括疏水基板，疏水基板表面為疏水表面；疏水基板設有多個位于疏水基板表面上的親水人工核化點，親水人工核化點表面為親水表面；在疏水基板的表面上，冷凝液滴在疏水基板長度方向上的一側所處的位置或靠近疏水基板中部的一側所處的位置或遠離疏水基板中部的一側所處的位置為第一側位，冷凝液滴的另一側所處的位置為第二側位，第一側位內含有的親水人工核化點的面積與第一側位總面積之比為第一面積分數，第二側位內含有的親水人工核化點的面積與第二側位總面積之比為第二面積分數，第一面積分數大于第二面積分數。多個親水人工核化點分別排成相互平行且與冷凝液滴的運動方向垂直的人工核化列，親水人工核化點分布的密度沿與人工核化列垂直的方向逐漸增大。同一人工核化列內的親水人工核化點均勻分布。親水人工核化點的分布密度由中部向四周逐漸減小或增大。疏水基板表面為潤濕梯度表面，疏水基板表面親水性增大的方向與第一側位朝向第二側位的方向的夾角大于90°。疏水基板表面為超疏水表面。所述疏水基板包括基底和凸起，所述凸起設置在所述基底的表面，部分所述凸起的表面加工為親水表面，所述凸起的高度差為自身高度的五分之一以內，且所述凸起的高度為5微米至40微米，相鄰之間的所述凸起的間距為10微米至100微米。所述凸起為圓柱形，所述凸起的直徑為5至15微米。所述第二側位的所述凸起之間的間距，大于位于所述第一側位的所述凸起之間的間距。由所述第二側位向所述第一側位間的過渡的方向為梯度方向，所述梯度方向上的所述凸起之間的間距差相同或逐漸減小，且呈等差減小。所述第一側位內含有的具有親水表面的所述凸起的數量與第一側位總面積之比為第一數量分數；所述第二側位內含有的具有親水表面的所述凸起的數量與第二側位的面積之比為第二數量分數，所述第一數量分數比所述第二數量分數大。位于所述第二側位的所述凸起之間的間距，大于位于所述第一側位的所述凸起之間的間距。所述凸起的高度為15微米至25微米，相鄰之間的所述凸起的間距為20微米至70微米。所述凸起的高度為20微米，相鄰之間的所述凸起的間距為20微米或25微米或30微米或35微米或40微米。強化冷凝換熱的方法，包括以下步驟，冷凝液滴在疏水基板表面以及親水人工核化點成核，親水人工核化點表面為親水性表面，疏水基板表面為疏水性表面，冷凝液滴在親水人工核化點表面較疏水基板表面更容易成核；冷凝液滴在疏水基板長度方向上的一側所處的位置或靠近疏水基板中部的一側所處的位置或遠離疏水基板中部的一側所處的位置為第一側位，冷凝液滴的另一側所在的位置為第二側位，第一側位內含有的親水人工核化點的面積與第一側位總面積之比為第一面積分數，第二側位內含有的親水人工核化點的面積與第二側位總面積之比為第二面積分數，第一面積分數大于第二面積分數，當冷凝液滴從外界獲得的能量和/或自身積聚的能量超過冷凝液滴邊緣脫離第二側位所需要克服的能量時，冷凝液滴由第二側位向第一側位移動。在冷凝液滴由第二側位向第一側位移動步驟中，還包括以下步驟，冷凝液滴脫離第一側位和第二側位所需要克服的能量分別為第一移動能和第二移動能，第一移動能大于第二移動能；冷凝液滴從外界獲得的能量和/或自身積聚的能量首先超過第二移動能，達到冷凝液滴脫離第二側位的條件；冷凝液滴從第二側位向第一側位移動。在冷凝液滴從第二側位向第一側位移動的步驟后，還包括以下步驟，冷凝液滴仍位于疏水基板表面；冷凝液滴的邊緣位于新的第一側位和新的第二側位；冷凝液滴脫離新的第一側位和新的第二側位所需要克服的能量分別為新的第一移動能和新的第二移動能，新的第一移動能大于新的第二移動能；冷凝液滴從外界獲得的能量和/或自身積聚的能量首先超過新的第二移動能，達到冷凝液滴脫離新的第二側位的條件；冷凝液滴從新的第二側位向新的第一側位移動。強化冷凝換熱的方法，包括以下步驟，冷凝液滴在凸起的表面以及凸起的親水表面成核，所述凸起的親水表面為親水性表面，所述凸起的表面為疏水性表面，所述冷凝液滴在凸起的親水表面較凸起的表面更容易成核；所述冷凝液滴在疏水基板長度方向上的一側所處的位置或靠近疏水基板中部的一側所處的位置或遠離疏水基板中部的一側所處的位置為第一側位，所述冷凝液滴的另一側所在的位置為第二側位，所述第一側位內含具有親水表面的所述凸起的數量與第一側位總面積之比為第一數量分數，所述第二側位內含具有親水表面的所述凸起的數量與第二側位總面積之比為第二數量分數，所述第一數量分數大于第二數量分數，當冷凝液滴從外界獲得的能量和/或自身積聚的能量超過冷凝液滴邊緣脫離第二側位所需要克服的能量時，冷凝液滴由第二側位向第一側位移動。需要說明的是：加工為親水表面是指加工凸起的頂面，使液滴與凸起的接觸角改變，形成親水效果。前述“第一、第二、第三……”不代表具體的數量及順序，僅僅是用于對名稱的區分。前述中的“垂直”、“平行”、“均勻分布”可以有一定的誤差。下面對本專利技術的優點或原理進行說明：1、冷凝液滴冷凝時容易在親水表面成核，將親水性高的親水人工核化點設置在疏水基板上，從而提高了冷凝液滴在疏水基板上的成核密度與速度，進而促進冷凝過程中冷凝液滴的成核過程。通過設置多個親水人工核化點以提高冷凝過程中冷凝液滴的成核密度。冷凝液滴在生長過程中與相鄰的冷凝液滴相互合并形成更大的冷凝液滴，在此合并過程中冷凝液滴可能獲得足夠的能量，并在疏水基板上發生運動；冷凝液滴合并生長后，也可能由于受自身重力和/或外部其他(如振動等)因素作用，也能使得冷凝液滴獲得足夠的能量在疏水基板上發生運動。冷凝液滴在移動時，需要一定能量克服疏水基板和其中所包含的親水人工核化點對冷凝液滴產生的阻力，第一面積分數大于第二面積分數，使得第一側位的疏水基板和親水人工核化點產生的阻力大于第二側位的疏水基板和親水人工核化點產生的阻力。冷凝液滴在生長過程中其獲得或積累的能量達到冷凝液滴在脫離第一側位需要的能量之前，先達到了脫離第二側位需要的能量，從而使得冷凝液滴從第二側位向第一側位移動，促進冷凝液滴的移動，更容易將冷凝液滴排出，使表面維持滴狀冷凝狀態，從而實現促進冷凝熱交換的過程。實現了通過多個親水人工核化點增加冷凝液滴的成核密度，同時利用親水人工核化點的非均勻分布，促進冷凝液滴的移動，使冷凝液滴及時排出，促進冷凝換熱過程，從而提高冷凝換熱的效率。2、親水人工核化點分布的密度沿與人工核化列垂直的方向逐漸增大，能促進冷凝液滴向親水人工核化點分布較密本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.強化冷凝換熱的疏水基板，其特征在于，包括基底(111)和凸起(112)，所述凸起(112)設置在所述基底(111)的表面，所述凸起(112)的高度差為自身高度的五分之一以內，且所述凸起(112)的高度為5微米至40微米，相鄰之間的所述凸起(112)的間距為10微米至100微米。

【技術特征摘要】
1.強化冷凝換熱的疏水基板，其特征在于，包括基底(111)和凸起(112)，所述凸起(112)設置在所述基底(111)的表面，所述凸起(112)的高度差為自身高度的五分之一以內，且所述凸起(112)的高度為5微米至40微米，相鄰之間的所述凸起(112)的間距為10微米至100微米。2.如權利要求1所述的強化冷凝換熱的疏水基板，其特征在于，疏水基板(11)的表面上，所述冷凝液滴(13)在疏水基板(11)長度方向上的一側所處的位置或靠近疏水基板(11)中部的一側所處的位置或遠離疏水基板(11)中部的一側所處的位置為第一側位(14)，所述冷凝液滴(13)的另一側所處的位置為第二側位(15)。3.如權利要求2所述的強化冷凝換熱的疏水基板，其特征在于，所述第二側位(15)的所述凸起(112)之間的間距，大于位于所述第一側位(14)的所述凸起(112)之間的間距。4.如權利要求3所述的強化冷凝換熱的疏水基板，其特征在于，由所述第二側位(15)向所述第一側位間(14)的過渡的方向為梯度方向，所述梯度方向上的所述凸起(112)之間的間距差相同或逐漸減小，且呈等差減小。5.如權利要求2至4任一項所述的強化冷凝換熱的疏水基板，其特征在于，部分所述凸起(112)的表面加工為親水表面，所述第一側位(14)內含有的具有親水表面的所述凸起(112)的數量與第一側位(14)總面積之比為第一數量分數；所述第二側位(15)內含有的具有親水表面的所述凸起(112)的數量與第二側位(15)的面積之比為第二數量分數，所述第一數量分數比所述第二數量分數大。6.如權利要求1至4任一項所述的強化冷凝換熱的疏水基板，其特征在于，所述凸起(112)的高度為15微米至25微米，相鄰之間的所述凸起(112)的間距為20微米至70微米。7.如權利要求6所述的強化冷凝換熱的疏水基板，其特征在于，所述凸起(112)的高度為20微米，相鄰之間的所述凸起(112)的間距為20微米或25微米或30微米或35微米或40微米。8.強化冷凝換熱的裝置，其特征在于，包括前述權利要求1至7所述的疏水基板(11)，所述疏水基板(11)表面為疏水表面；所述疏水基板(11)設有多個位于疏水基板(11)的表面的親水人工核化點(12)，所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王淑香，徐立，童軍杰，聶宇宏，蘇一丹，黃維新，李建斌，
申請(專利權)人：廣州航海學院，
類型：發明
國別省市：廣東,44