疏水
關注創建者：琳泓comsol 創建時間：2019-06-23
疏水的視頻教程
Fluent模擬疏水性側壁氣泡產生、上升、聚并破碎等問題
氣泡或粒子流動問題在實際工況中非常普遍，例如鼓泡塔、流化床、燃料電池等領域對此類問題研究較多，因此在工程上，能夠運用數值方法有效模擬氣泡或粒子流動等問題變得十分有意義。此案例利用VOF模型來模擬氣泡生成上升聚并等問題，屬于多相流中的氣液兩相流問題，主要講解氣泡脫離壁面的主要設置以及Fluent操作流程。
￥25 32分鐘 194播放
查看
疏水的實例教程
超疏水性是一種特殊的潤濕性，一般指水滴在固體表面呈球狀，接觸角大于150度，滾動角小于10度。材料表面能（材料表面分子比內部分子多出的能量）越低，疏水性越好，且當低表面能材料具有微觀粗糙結構時，水滴與材料之間會形成一層空氣膜，阻礙水對材料表面的潤濕，從而形成超疏水狀態。
超疏水表面最初的靈感來源于“荷葉效應”。20 世紀90 年代，德國植物學家波恩大學Barthlott等揭示了荷葉表面的結構，發現荷葉的“自潔性”源于其表面的微納結構，荷葉表面具有微米級的乳突，乳突上有納米級的蠟晶物質，這種微-納米級的粗糙結構可以大幅度提高水滴在其上的接觸角，導致水滴極易滾落。
因為水滴在超疏水材料表面滾落時可帶走污染物，使材料表面保持清潔。因此超疏水材料具有防水、防腐蝕、防冰以及防附著等多重特性。
荷葉表面除具有超疏水特性——“荷葉效應”之外，還呈現荷葉表面超疏水、底面親水的（Janus）潤濕性特性。模擬荷葉表面這種特性進行具有顯著潤濕性差異Janus膜表面構筑，目前研究開展的還相對較少。
近日，一個土耳其-德國聯合研究團隊以濾紙為多孔基底，通過單面修飾聚二甲硅氧烷（PDMS）/無機微納顆粒（粒徑范圍從數納米到數十微米），簡便構筑了具有超疏水/親水顯著潤濕性差異的Janus紙。這種紙具有優異的化學穩定性、機械穩定性和柔韌性，同時保持良好的透氣性，在傷口處理等方面具有較大的應用前景。
Janus紙構筑過程示意圖
研究人員選用Whatman No. 1濾紙和實驗室工程棉濾紙為基底材料，PDMS、硅納米顆粒以及玻璃微球混合均勻后采用噴涂技術涂覆到基底表面，經過120 ℃加熱交聯處理后PDMS共價接枝到濾紙表面。該側濾紙表面呈現出超疏水特性（CA~163.1 ± 1.2°）。同時，研究表明混入摻雜三種不同尺寸的無機顆粒（20?
展開 有些情況下在疏水閥下游安裝觀視鏡來代替Spiratec檢測裝置。如安裝觀視鏡應安裝于離噴排式疏水閥（如熱動力疏水閥）下游至少一米處。
（3）當排水管中存在背壓，為防止疏水閥進口壓力降低或停機時蒸汽空間積水，應在疏水閥下游安裝止回閥。
（4）旁通忘記關閉會導致蒸汽泄漏或疏水閥故障，并增加冷凝水管道的壓力，從而影響其它疏水閥的工作，因此我們不建議安裝旁通。
（5）疏水閥的安裝位置應低于用汽設備的出口，在疏水閥的進口和設備出口之間應有150mm左右的下降管。
（6）應確保疏水閥正確的安裝方向，尤其對于有垂直升降機構的機械式疏水閥（如浮球式和倒吊桶式疏水閥），如安裝方向不正確會導致疏水閥的磨損、失效及泄漏蒸汽。
（7）熱動力蒸汽疏水閥雖然能在任何安裝方位工作，但安裝于水平管道能獲得最大的使用壽命。
（8）有些用戶為節約費用，使用一個疏水閥來排放多個設備的冷凝水，這被稱為群組疏水。但實際上由于各設備不同的工作情況，會導致系統積水現象，因此應避免群組疏水。
（9）對帶溫度控制的換熱設備，應盡量避免冷凝水排放管向上的提升，因為在系統負荷降低時換熱器內的壓力降低而不足于把冷凝水排放出去，從而使設備產生積水、水錘等現象。
（10）疏水閥應盡可能接近被疏水設備的出口以防止出現蒸汽汽鎖。
展開 1、蒸汽疏水閥安裝時應遵循以下各項原則：
（1）所有的疏水閥均有小的排放口，如管道中的雜質、焊渣等進入疏水閥，就很容易引起堵塞，從而導致疏水閥的泄漏或損害，因此需要在疏水閥上游安裝Y形過濾器。
（2）對于非直接排向大氣的系統，在疏水閥的上游應安裝Spiratec檢測裝置以便于監測和及時發現疏水閥失靈或設備積水情況。有些情況下在疏水閥下游安裝觀視鏡來代替Spiratec檢測裝置。如安裝觀視鏡應安裝于離噴排式疏水閥（如熱動力疏水閥）下游至少一米處。
（3）當排水管中存在背壓，為防止疏水閥進口壓力降低或停機時蒸汽空間積水，應在疏水閥下游安裝止回閥。
（4）旁通忘記關閉會導致蒸汽泄漏或疏水閥故障，并增加冷凝水管道的壓力，從而影響其它疏水閥的工作，因此我們不建議安裝旁通。
（5）疏水閥的安裝位置應低于用汽設備的出口，在疏水閥的進口和設備出口之間應有150mm左右的下降管。
（6）應確保疏水閥正確的安裝方向，尤其對于有垂直升降機構的機械式疏水閥（如浮球式和倒吊桶式疏水閥），如安裝方向不正確會導致疏水閥的磨損、失效及泄漏蒸汽。
（7）熱動力蒸汽疏水閥雖然能在任何安裝方位工作，但安裝于水平管道能獲得最大的使用壽命。
（8）有些用戶為節約費用，使用一個疏水閥來排放多個設備的冷凝水，這被稱為群組疏水。但實際上由于各設備不同的工作情況，會導致系統積水現象，因此應避免群組疏水。
（9）對帶溫度控制的換熱設備，應盡量避免冷凝水排放管向上的提升，因為在系統負荷降低時換熱器內的壓力降低而不足于把冷凝水排放出去，從而使設備產生積水、水錘等現象。
（10）疏水閥應盡可能接近被疏水設備的出口以防止出現蒸汽汽鎖。
展開 有些情況下在疏水閥下游安裝觀視鏡來代替Spiratec檢測裝置。如安裝觀視鏡應安裝于離噴排式疏水閥（如熱動力疏水閥）下游至少一米處。
（3）當排水管中存在背壓，為防止疏水閥進口壓力降低或停機時蒸汽空間積水，應在疏水閥下游安裝止回閥。
（4）旁通忘記關閉會導致蒸汽泄漏或疏水閥故障，并增加冷凝水管道的壓力，從而影響其它疏水閥的工作，因此我們不建議安裝旁通。
（5）疏水閥的安裝位置應低于用汽設備的出口，在疏水閥的進口和設備出口之間應有150mm左右的下降管。
（6）應確保疏水閥正確的安裝方向，尤其對于有垂直升降機構的機械式疏水閥（如浮球式和倒吊桶式疏水閥），如安裝方向不正確會導致疏水閥的磨損、失效及泄漏蒸汽。
（7）熱動力蒸汽疏水閥雖然能在任何安裝方位工作，但安裝于水平管道能獲得最大的使用壽命。
（8）有些用戶為節約費用，使用一個疏水閥來排放多個設備的冷凝水，這被稱為群組疏水。但實際上由于各設備不同的工作情況，會導致系統積水現象，因此應避免群組疏水。
（9）對帶溫度控制的換熱設備，應盡量避免冷凝水排放管向上的提升，因為在系統負荷降低時換熱器內的壓力降低而不足于把冷凝水排放出去，從而使設備產生積水、水錘等現象。
（10）疏水閥應盡可能接近被疏水設備的出口以防止出現蒸汽汽鎖。
展開 疏水閥在蒸汽加熱系統中起到阻汽排水作用，選擇合適的疏水閥，可使蒸汽加熱設備達到最高工作效率。要想達到最理想的效果，就要對各種類型疏水閥的工作性能、特點進行全面的了解。
疏水閥的品種很多，各有不同的性能。選用疏水閥時，首先應選其特性能滿足蒸汽加熱設備的最佳運行，然后才考慮其他客觀條件，這樣選擇你所需要的疏水閥才是正確和有效的。
疏水閥要能“識別”蒸汽和凝結水，才能起到阻汽排水作用。“識別” 蒸汽和凝結水基于三個原理：密度差、溫度差和相變。于是就根據三個原理制造出三種類型的疏水閥，分類為機械型、熱靜力型、熱動力型。
一.機械型疏水閥
機械型也稱浮子型，是利用凝結水與蒸汽的密度差，通過凝結水液位變化，使浮子升降帶動閥瓣開啟或關閉，達到阻汽排水目的。機械型疏水閥的過冷度小，不受工作壓力和溫度變化的影響，有水即排，加熱設備里不存水，能使加熱設備達到最佳換熱效率。最大背壓率為80%，工作質量高，是生產工藝加熱設備最理想的疏水閥。
機械型疏水閥有自由浮球式、自由半浮球式、杠桿浮球式、倒吊桶式等。
1.自由浮球式疏水閥：
自由浮球式疏水閥的結構簡單，內部只有一個活動部件精細研磨的不銹鋼空心浮球，既是浮子又是啟閉件，無易損零件，使用壽命很長，“銀球”牌疏水閥內部帶有Y系列自動排空氣裝置，非常靈敏，能自動排空氣，工作質量高。
展開 
疏水的最新內容
多功能一體化： 在實現超黑消光的同時，部分系列產品還兼具疏水、防腐蝕、抗指紋等附加功能，滿足客戶的多元化需求。
核心應用領域
高端光學與精密儀器： 用于消除光學系統（如鏡頭、望遠鏡、顯微鏡、紅外傳感設備）內部的雜散光，顯著提升成像對比度與信噪比。
粉塵：疏水性二氧化鈦（TiO?）顆粒，密度為4230 kg/m3，粒徑為1 μm，被視為惰性顆粒。
2.3 關鍵模型與邊界條件
? 顆粒捕集機制：粉塵顆粒的捕集主要基于慣性碰撞機理。單個液滴的碰撞效率η由經驗公式計算：
? 邊界條件：
氣相入口：采用質量流量入口。
液相入口：采用質量流量入口。
閥類：球閥、蝶閥、閘閥、柱塞閥、電磁閥、真空閥、電站閥、溫控閥、疏水閥、排污閥、止回閥、截止閥、排氣閥、密封閥等；節流閥、旋塞閥、隔膜閥、調壓閥、調節閥等各類閥門及驅動裝置；電動、氣動、液動、手動執行機構、定位器、閥門配件系統，密封技術。
聚乳酸（PLA）作為主流生物基聚酯，雖具備可堆肥特性，卻在化妝品包裝應用中暴露顯著缺陷：其玻璃化轉變溫度（Tg范圍在55–65°C）接近環境溫度上限，導致材料脆化變形；更關鍵的是，在疏水性化妝品基質（如石蠟基配方）中，PLA會因吸附殘留水分引發自催化水解，造成不可控的提前降解。這些局限性嚴重制約了其在高端化妝品包裝中的應用。為突破此瓶頸，聚羥基脂肪酸酯（PHA）的引入提供了新思路。
PreonLab支持模擬不同疏水表面的流動狀態，體現液滴在表面上的不同接觸角，預測表面與水流的接觸時間，更好地評估內飾的疏水性能。
下方動圖演示了在等長度、等坡度的三個表面上，由于液滴在固體表面接觸角不同，導致液滴在固體表面流動的時長不同。
Packmol軟件構建800個水分子和50個正十六烷分子在5.0*5.0*5.0nm盒子中的均勻混合體系，Packmol輸入文件如圖2所示：
圖2 Packmol 輸入文件
建好的初始模型如圖3所示：
圖3 初始油水混合體系結構
模擬結果分析
經過能量最小化和2ns的平衡模擬后，我們可以觀察到，在無外界干預的條件下（常溫常壓），油水分子的相互作用（疏水作用
這些物理性質與化學性質主要是密度、親水性、疏水性、顏色、硬度、形狀、電磁性、摩擦系數、彈性等。</p><p>根據分選介質不同，可將選煤分成兩大類，分別是<u>干法選煤和濕法選煤</u>。以空氣或空氣與其他微細顆粒的混合物作為分選介質進行分選的方法，叫做干法選煤；以水、重液或重懸浮液作為分選介質進行分選的方法，叫做濕法選煤。
2.反相 HPLC（RP-HPLC）
固定相：非極性（通常為疏水性）鍵合相，如 C18。
流動相：極性溶劑（如水）與有機溶劑（如乙腈或甲醇）混合。
應用：廣泛用于分離非極性和中等極性化合物。常用于藥物和化學分析。
3.離子交換色譜法（IEC）
固定相：具有離子交換功能基團（如陰離子交換或陽離子交換）的樹脂或色譜柱。
? 熱壁面邊界條件
②仿真流程
? 流體分析基本前處理（幾何模型及網格）
? 給定不同層材料的流動基本屬性，尤其是接觸角，反應材料本身的親/疏水性
? VOF多相流模型設置，不同Weber數下水的傳輸
? 瞬態求解計算，得出不同時刻下水的傳輸
③結果
獲取完整版資料請至公眾號發送“動力電池”
具體來說，織物的外層(mE)由親水性聚乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)與改性BNNS (mBNNS)共混而成，而織物的內層(mP)由疏水性聚氨酯(PU)與mBNNS共混而成。由于mBNNS與兩種聚合物具有較強的界面相互作用，在高壓靜場中形成水平導熱通道，隨后的壓制增加了單纖維在織物厚度方向的接觸面積，織物具有雙向高導熱系數，提高了機械強度。
