壁面电荷对铜表面冰黏附的影响研究

作     者：蔡文豪 许雄文 CAI Wenhao;XU Xiongwen

作者机构：华南理工大学电力学院广东广州510640 广东省能源高效清洁利用重点实验室广东广州510640 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2022年第73卷第12期

页      面：5517-5525页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51976063) 广东省自然科学基金项目(2019A1515011253) 

主　　题：分子模拟 准液体层 冰黏附 壁面电荷 界面区域 序参量 

摘      要：在过冷水式动态冰蓄冷中,低温换热表面上的冰黏附是系统稳定运行的主要威胁。研究表明,冰和换热表面的界面区域具有一层准液体层,其厚度是影响黏附强度的主要因素。壁面荷电可能增加冰的准液体层厚度,达到降低黏附强度的作用。因此,在同一水分子体系温度(T=255 K)的不同壁面荷电条件下,进行了铜壁面上黏附冰的平衡和脱附的分子动力学模拟,得到了黏附冰的准液体层厚度以及黏附强度。结果表明,相较于壁面不带电荷的工况,壁面电荷密度Q_(static)=±0.1123 e/nm2且保持不变时,准液体层的厚度变化很小,冰的黏附强度由于壁面与水分子之间的库仑相互作用增强而增大;当铜壁面采用脉冲荷电Q_(period)=±0.1123 e/nm^(2)时,冰的准液体层厚度显著增加,黏附强度在可减小范围内减小31.9%。因此,壁面脉冲荷电是一种有效的降低冰黏附强度的方式。