结霜现象在航空航天、交通运输和空调热泵等领域中广泛存在。例如,蓄冷式冷藏车在运输过程中,蓄冷板上将出现结霜现象。霜层的增厚进而使得导热热阻不断的增大,降低换热效率,造成冷藏车的制冷量受到影响,车厢内的温度出现波动,对食品的保鲜带来很大的危害,所以对平板冷表面结霜过程的研究非常重要。表面特性对平板冷表面的结霜过程会产生很大的影响,因此,本文研究了平板冷表面憎水性、吸水性对结霜过程的影响。本文首次提出了将憎水性、吸水性材料应用于冷藏车平板换热器表面,抑制表面霜层的生长,从而提高冷藏车的制冷效率。本文以平板冷表面上的结霜过程为研究对象,以实现抑制平板换热器表面霜层的生长为研究目标。主要通过体视显微镜、CCD摄像等方式,对平板冷表面结霜的每个阶段进行微细观研究,并对表面特性不同的平板冷表面霜层厚度进行测量。本文主要工作有以下几个方面:(1)本文采用以半导体制冷装置提供冷源的铝板作为平板冷表面,对冷藏车平板换热器表面的结霜情况进行模拟实验。该实验装置结构简单、控制灵活;使用散热风机对半导体的热端进行散热,散热效果良好。(2)通过体视显微镜观察表明,平板冷表面的结霜过程包含结露阶段、水珠冻结阶段、初始霜晶形成阶段、霜层生长阶段、霜晶回融与霜层老化阶段。冷表面温度的不同其表面结霜过程也不同,实验结果表明温度越低的平板冷表面,其表面上的过冷水珠冻结时间越早,水珠冻结时直径也越小,霜晶出现的时间越早。(3)本文通过对比铝表面、憎水性涂层表面、吸水性涂层表面的结霜过程,发现憎水性涂层和吸水性涂层不但能有效的延缓霜晶出现的时间,而且霜晶体的分布比较疏松。通过对比铝表面上霜层厚度的生长速度,发现憎水性涂层和吸水性涂层都能起到有效抑制霜层厚度的生长的效果。(4)运用热力学及晶体物理相关理论分析憎水性涂层抑制结霜的原因在于表面接触角的增大提高了相变能障,从而有效抑制或减缓冷表面结霜;吸水性涂层抑制结霜的原因在于一方面吸水性涂层将表面的水蒸气吸收,降低了表面水蒸气的分压力,使得成核驱动力减小,另一方面由于吸水性涂层吸收水分子后降低了溶解在其中的水的冰点,从而在初期有效抑制了霜层的生长。