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随着矿井开采深度的增加,热害也越来越严重,采煤面空冷器作为末端降温设备在节能中具有重要的地位。由于高温高湿高粉尘的恶劣环境,空冷器表面沉积了大量的粉尘,这不但引起换热效率的下降,而且造成了系统能耗的增加。因此对空冷器翅片积尘及抑尘的研究具有实际的应用价值和意义。 本课题在查阅国内外文献的基础上,探究了粗糙固体表面的静态润湿性及动态润湿性与固体表面自清洁的关系。设计空冷器积尘测试实验,搭建模拟试验台,研究普通空冷器积尘特点,确定影响积尘各相关因素,利用正交回归实验,建立空冷器单位面积积尘量与风流速度、粉尘浓度以及翅片间距之间的数学模型关系,对其进行显著性检验,探究普通空冷器表面积尘特性。 根据空冷器粉尘沉积及各相关影响因素的特点,基于“荷叶效应”对翅片表面尺度几何结构进行了设计,通过对翅片间距进行优化设计,确定新型仿生抑尘空冷器结构。通过数值分析的方法对空冷器翅片间流场及制冷情况进行仿真实验,研究新型仿生空冷器降温效果。 研究铝基仿生金属表面的加工制备方法,采用酸刻蚀-沸水浴方法得到仿生微纳米复合结构表面,经过低表面能材料修饰后,得到超疏水仿生金属表面,并对铝基超疏水仿生表面的润湿性、表面积尘、表面自清洁进行测试,结果表明:铝基仿生金属表面是微纳米复合结构表面,经过低表面能材料PDES修饰,可以实现表面的高接触角、低滚动角超疏性能,具有一定的抑尘功能,表面在水滴冲刷下可以实现表面的自清洁,保持金属表面的清洁度,实现了铝基金属翅片表面的抑尘及自清洁。 本课题的研究为空冷器翅片表面减少煤尘沉积、提高换热效率提供新途径,为特殊环境下空冷器设计提供新的解决思路。