冷凝是工业系统中常见的一种传热过程,在电站凝气器、空调制冷和电子散热等领域均有着广泛的应用,强化冷凝传热是推动工业技术快速发展的重要手段。冷凝传热效率与液滴的冷凝形态及其成核、生长和脱离速率息息相关,通过改变表面的润湿性和粘附性,可对液滴的生长及脱落行为进行调控,从而能进一步提高表面的冷凝传热效率。首先,本文通过不同方法在紫铜基底上制备了亲水、超疏水高粘附和超疏水低粘附3类表面,对各表面的接触角及滚动角进行了表征。结合表面微-纳结构特征和表面能差异分析了液滴在高/低粘附表面上的动力学特性,并通过蒸汽冲刷实验测试了表面的可靠性。其次,分析了蒸汽压力对超疏水表面粘附力、液滴脱离直径和表面传热热阻的影响。发现压力的升高会减弱液滴与表面间的粘附作用,使液滴脱离直径减小,从而能减小各表面的传热热阻。由于超疏水高粘附表面的液滴易成核但不易脱离,而超疏水低粘附表面的液滴极易脱离,超疏水高粘附表面上的液滴平均脱离直径要大于超疏水低粘附表面上的液滴平均脱离直径。在过冷度为4.0 K的常压条件下,超疏水低粘附的换热系数可达到超疏水高粘附表面换热系数的2.8倍。此外,还分析了由风冷功率引起的壁面过冷度变化对不同粘附性表面的换热性能影响。发现在低风冷功率下,各表面的过冷度普遍较小,小的过冷度一方面会减小超疏水高粘附表面的液滴脱离直径,另一方面会使超疏水低粘附表面液滴的成核难度增大,生长速率减小,导致超疏水高粘附表面的换热系数要大于超疏水低粘附表面的换热系数。当风冷功率增大后,各表面的过冷度增大,液滴脱离直径随之增大,由于超疏水低粘附表面的液滴极易脱离,其换热系数会逐渐大于超疏水高粘附表面的换热系数。最后,通过可视化方法对两类不同粘附性表面的液滴脱离过程进行了观测。发现液滴在超疏水高粘附表面上的脱落形式仅有单液滴生长脱离、相邻液滴合并脱离和被刷落脱离三种。液滴在超疏水低粘附表面上的脱落形式有弹跳脱离、单液滴生长脱离、相邻液滴合并脱离和被刷落脱离四种。由于液滴在超疏水高粘附表面上呈Wenzel态凝结,在超疏水低粘附表面上呈Cassie态凝结。液滴从Cassie态向Wenzel态转变的过程中需要克服由界面张力发生变化形成的能垒,因此超疏水高粘附表面的液滴更难脱离。