[发明专利]一种脉冲超声波去除疏水表面液滴的抑霜装置及方法

权利要求书

1.一种脉冲超声波去除疏水表面液滴的抑霜装置，其特征在于：包括超声波发生器，以及与超声波发生器相连的超声波换能器，超声波换能器通过变幅杆连接疏水面板，超声波发生器生成高频交流电信号发送给超声波换能器，超声波换能器将高频交流电信号转变为超声机械振动信号，通过变幅杆将超声波换能器将输出端机械振动的质点位移或者速度放大，并将机械振动传至疏水面板的表面；疏水表面的减阻作用与超声波的机械振动效应进行耦合作用，实现疏水面板工作表面冷凝液滴的去除，在最小能耗的基础上阻碍霜晶的形成。

2.根据权利要求1所述脉冲超声波去除疏水表面液滴的抑霜装置，其特征在于：所述的疏水面板为圆盘铝板。

3.根据权利要求1所述脉冲超声波去除疏水表面液滴的抑霜装置，其特征在于：传至疏水面板表面的机械振动的振幅能够克服阻止冷凝液滴接触线运动的能垒。

4.根据权利要求1所述脉冲超声波去除疏水表面液滴的抑霜装置，其特征在于：传至疏水面板表面的机械振动使疏水面板内质点交替振动，质点相继在各自的平衡位置附近往复运动，冷凝液滴内各微元体离开平衡位置进行铺展变形，同时伴随透明性丧失；

冷凝液滴的直径铺展率按下式计算：

5.根据权利要求4所述脉冲超声波去除疏水表面液滴的抑霜装置，其特征在于：冷凝液滴在铺展过程中，三相线处的表面张力与超声波驱动力达到平衡，表达式如下：

γ_LG(cosθ-cosθ_i)＝F                (I)

式中γ_LG为液-气表面张力，θ和θ_i分别为瞬时接触角和初始接触角，F为超声波驱动力；

在三相线附近产生一个可传递动量的有限薄边界层，边界层厚度按下式计算：

式中μ为粘度，ρ为液体密度，ω为振动角频率；

超声波驱动力按下式计算：

式中U和R分别为铝板振动振幅和液滴接触半径；

将式(3)代入式(1)可得：

式中We为韦伯数，We＝ρU²R/γ_LG；(cosθ-cosθ_i)表示液滴需要的铺展驱动力，表示超声振动产生的驱动力；

当大于(cosθ-cosθ_i)时，则发生液滴铺展。

6.根据权利要求1所述脉冲超声波去除疏水表面液滴的抑霜装置，其特征在于：所述的疏水面板采用FW-8800常温固化型纳米陶瓷氟涂料制作疏水表面。

7.根据权利要求1所述脉冲超声波去除疏水表面液滴的抑霜装置，其特征在于：所述的超声波发生器能够在600W以内调节超声波功率；所述的超声波换能器采用的是夹心式压电换能器，频率为24kHz。

8.根据权利要求1所述脉冲超声波去除疏水表面液滴的抑霜装置，其特征在于：所述的超声波发生器进行周期性工作，每次开启超声波工作设定时间，再间歇设定时间。