水平细长通道中的流动沸腾实验研究

本文主要研究了去离子水在截面为矩形(1 mm×2 mm)的水平长直细通道中的流动沸腾,实验中采用了可视化手段观察通道中的各种流型的演变。实验采用均匀加热和模拟逆流加热两种手段对通道进行加热,并对不同工况下两者的沿程局部换热系数进行了分析对比分析.两者的局部换热系数都逐渐增加,模拟逆流加热条件下的换热系数曲线增势较陡,干涸流的出现会导致换热系数降低.同时,实验中观察到了6种流型,并对流型的分布做了介绍。     

多孔材料微通道流动沸腾可视化实验研究

微通道换热器因其结构紧凑、换热能力高、工质消耗少等优点成为解决微小空间“散热难”问题的有效途径之一,采用多孔材料制作的微通道热沉能够极大地增加换热面体比,因而可以进一步提高其换热能力。本文利用可视化手段对槽道翅片顶部与盖板间留有狭缝、通道截面为矩形(400μm×600μm)的开放型多孔微通道的流动沸腾现象进行实验研究。研究发现,多孔材料表面及内部形成的大量连通孔穴使得通道中核化位点明显增多,观察到的流型除泡状流、弹状流、段塞流外,还有由于开放通道上方存在狭缝所导致的混合分层气泡流。汽化核心密度增加以及混合分层气泡流的出现增强了微通道内的核态沸腾、微对流和微液膜蒸发,从而增强微通道流动沸腾的换热能力并有效降低壁面过热度。     

垂直矩形窄通道内饱和沸腾起始点实验研究

实验以去离子水为工质,研究矩形窄通道内饱和沸腾起始点的影响因素。通过改变矩形板的壁面加热功率密度,工质的质量流量和入口温度分析饱和沸腾起始点的变化规律.实验得出:饱和沸腾段随着加热功率密度的增加而增加,随着质量流量的增加而缩短,随着入口温度的增加而增加,但入口温度在高加热功率密度时对饱和沸腾起始点的影响相对较小,在低加热功率密度下影响较大。     

矩形微槽道内R134a流动沸腾换热特性的实验研究

本文主要研究了制冷剂R134a.在水平矩形(截面为1 mm×1 mm)微槽道内的流动沸腾换热特性。通过可视化手段观察到流动沸腾过程中的流型变化。同时得到了质量流速在60~1100 kg/(m~2s)、热流密度在33~120 kW/m~2时的流动沸腾换热系数,并对R134a的沸腾曲线作了讨论。通过可视化结果,发现了从泡状流到干涸流的7种流型。换热系数随着热流密度的增加而增加,干涸流的出现会导致换热系数迅速减小。核态沸腾传热在受限气泡到弹状流阶段得到增强。在搅混-环状流到环状流阶段,R134a的传热系数稳定在一个较高的值。此外,质量流速越大,CHF值越高。     

微米线结构表面的过冷流动沸腾实验研究

以去离子水为工质,配合高速摄像观测,研究了截面为0.5 mm×5 mm的微细窄矩形通道内氧化锌微米线结构表面的竖直流动过冷沸腾。流量范围200~400 kg·m^-2·s^-1,过冷度为10 K,热流密度最高为200 kW·m^-2。分析了不同工况下过冷沸腾的沸腾曲线、平均换热系数、局部换热系数和流型特征。     

开式并联微通道中流动沸腾换热的实验研究

针对常规闭式并联微通道内流动沸腾换热存在气泡生长受限产生的堵塞效应以及不同通道内气泡核化生长不同步导致的并联通道传热不稳定性等问题,设计了一种顶部联通型开式并联微通道蒸发器。采用无水乙醇为工质,在入口过冷度为15℃、质量流速为175 kg·m~(-2)·s~(-1)及热流密度270～761 kW·m~(-2)条件下,开展了该新型微通道冷却器中流动沸腾换热的实验研究,发现了传热系数随干度的增加呈现三类典型趋势,即传热系数单调上升、传热系数先上升后下降再上升、传热系数先上升再保持基本不变;结合高速可视化流型研究,发现了与流型密切关联的三类传热机理,即:1)以气泡核化为主的核态沸腾换热;2)上游核态沸腾为主,下游两相强制对流换热主导;3)偏离核态沸腾后的膜态沸腾换热。分析表明,沸腾数Bo是主导三类传热模式的主要无量纲数。     

多方位矩形窄缝中液氮沸腾传热特性实验研究

本文实验研究了常压下液氮在多方位矩形窄缝通道中的沸腾传热特性。研究发现液氮在不同窄缝方位角时,壁面过热度有差异;窄缝间隙愈小,沸腾传热系数愈高。在中等热流密度下,强化传热作用明显,传热系数可达常规光管的3～5倍。加热面呈0°和180°放置时,在相同热流下其他角度尚处于核态沸腾区时,已达CHF点。     

水平矩形通道内流动沸腾换热特性实验研究

在常压条件下,对水平矩形通道内R113的流动沸腾换热过程进行了可视化实验研究.通过对加热平板上流动沸腾换热所形成的气泡形态的观测,发现随着热流密度的增大,流动沸腾的起沸点距离逐渐减小,并且减小的程度趋于平缓.随着热流密度的增大,气泡数量逐渐增多,且脱离速度也加快,气泡逐渐融合,直径逐渐变大.将本文的实验结果与文献中的对应结果进行对比,分析了流动沸腾换热中影响总体传热效果的主导因素由核态沸腾换热向强制对流换热转变。     

电场作用下锥翅表面强化池沸腾换热的介观数值方法

采用耦合电场模型的相变格子Boltzmann模型,数值研究了电场作用下锥翅结构表面的饱和池沸腾换热.为了定量分析电场对锥翅结构表面沸腾换热影响的机理,首先在无电场作用下对比调查了平滑表面和锥翅表面的沸腾换热现象.发现锥翅结构在核态沸腾阶段有更多的成核点,沸腾换热性能增强,临界热流密度(critical heat flux,CHF)提高.而在过渡沸腾阶段以及膜态沸腾阶段,由于锥翅结构增加了锥翅表面流体的流动阻力,阻碍了气液交换,换热性能低于平滑表面.基于以上发现,通过对锥翅表面池沸腾过程施加电场,进一步强化了锥翅表面沸腾换热.结果表明,在起始核态沸腾阶段,电场的存在稍微延后了气泡开始成核时间,气泡尺寸减小,沸腾轻微被抑制;充分核态沸腾阶段,由于电场力的作用以及电场与锥翅结构协同表现出的尖端效应,阻止了加热表面干斑的扩散和蔓延,促进沸腾换热;过渡沸腾以及膜态沸腾阶段,尖端效应更加明显,逐渐增大的电场强度使沸腾在更高过热度下处于核态沸腾状态,沸腾换热性能大幅度提高,且CHF逐渐提高.     

矩形通道内泡状流-弹状流转换边界判定方法

两相流系统中,流型会直接影响系统的摩擦阻力和传热等特性,而流型的转变过程会受到通道的形状和尺寸的影响。常温常压下,以空气和水为介质,对八种不同尺寸矩形通道中竖直向上泡状流向弹状流转变过程进行了研究。结果表明,矩形通道间隙大于2 mm时,随着通道水力直径的增大,泡状流向弹状流转换边界左移。在窄通道范围内,可采用Ishii(1977)提出的基于漂移流模型的判定准则计算流型转换边界;在常规矩形通道中,转换准则中的临界空泡份额与气泡初始尺寸有关,选用赵建福提出的方法计算临界空泡份额,转换边界预测结果与实验结果符合程度较好;在利用漂移流方法计算截面含气率时,对于窄矩形通道,分布系数可以用Ishii(1977)提出的方法计算,而对于常规矩形通道,分布系数为1.2。