摘要
结冰结霜现象常见于自然界和工程领域中，给多种设备的运行带来了巨大的危害，因此需要定期除霜。由于传统的融霜技术均存在一些弊端，因此找到有效的抑霜手段，在结霜初期就能抑制霜晶的生长是很有必要的。 目前，磁场对结霜的影响的研究相对较少且结论并不统一。针对这一情况，通过微观可视化的实验方法，从液滴冻结、霜晶形态、霜层高度、霜晶质量等多角度探索不同工况下磁场强度对冷表面结霜过程的影响，探究是否存在抑制冷表面结霜的最佳磁场强度，具体研究内容及结果如下： 1）研究在不同冷面温度（Tw=-10.0、-12.5、-15.0、-17.5℃），自然对流条件下不同磁性表面（B=0~400mT）上的结霜过程，探寻在0~400mT范围内的最佳抑霜磁场强度。并在该最佳的抑霜磁性表面上探究环境湿度（Φ=30%、55%、80%）、冷面温度（Tw=-10.0~-17.0℃）对结霜的影响。结果表明，凝结液滴的初始冻结时间随磁场强度增大呈非单调性变化。磁场强度不同，对结霜的抑制程度也不同。场强过大反而会促进霜晶生长，可见在不同环境条件下均存在抑制结霜的最佳磁场强度。磁场主要通过延缓冷表面上凝结液滴的冻结时间从而抑制霜晶的生长。磁场作用下的霜晶结构更松散，更容易去除。最后从磁场对氢键的作用以及水的过冷度等方面进行理论分析。 2）探究水滴在不同磁性冷表面上的冻结过程，分析磁场强度、冷面温度、水滴体积等因素对水滴冻结时间的影响，探究水滴冻结过程中的内部温度、固液相线高度的变化规律。实验发现水的过冷度越大，初始冻结时间就越长，而磁场主要通过降低水的最低不结晶温度、增大水的过冷度来延迟水滴的冻结与结霜过程。实验条件下水的过冷度与磁场强度呈非单调性变化，即存在延缓水滴冻结的最佳磁场强度。
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