Subcooled pool boiling heat transfer in fractal nanofluids:A novel analytical model

A novel analytical model to determine the heat flux of subcooled pool boiling in fractal nanofluids is developed. The model considers the fractal character of nanofluids in terms of the fractal dimension of nanoparticles and the fractal dimen- sion of active cavities on the heated surfaces; it also takes into account the effect of the Brownian motion of nanoparticles, which has no empirical constant but has parameters with physical meanings. The proposed model is expressed as a function of the subcooling of fluids and the wall superheat. The fractal analytical model is verified by a reasonable agreement with the experimental data and the results obtained from existing models.     

Prediction of heat transfer of nanofluid on critical heat flux based on fractal geometry

Analytical expressions for nucleate pool boiling heat transfer of nanofluid in the critical heat flux (CHF) region are derived taking into account the effect of nanoparticles moving in liquid based on the fractal geometry theory. The proposed fractal model for the CHF of nanofluid is explicitly related to the average diameter of the nanoparticles, the volumetric nanoparticle concentration, the thermal conductivity of nanoparticles, the fractal dimension of nanoparticles, the fractal dimension of active cavities on the heated surfaces, the temperature, and the properties of the fluid. It is found that the CHF of nanofluid decreases with the increase of the average diameter of nanoparticles. Each parameter of the proposed formulas on CHF has a clear physical meaning. The model predictions are compared with the existing experimental data, and a good agreement between the model predictions and experimental data is found. The validity of the present model is thus verified. The proposed fractal model can reveal the mechanism of heat transfer in nanofluid.     

“水沸腾实验”中影响所测沸点结果的因素

水沸腾实验是中学常见物理实验之一,原理简单,现象易于观察,操作技术难度低,是引导学生了解物理实验,初步培养学生观察现象,养成良好实验习惯的良好教材,因此倍受中学教师的青睐.     

方柱微结构表面上FC-72的流动沸腾强化换热实验研究

为了提高电子器件的冷却效率,研究了不导电介质FC-72在表面加工有方柱微结构的模拟芯片上的流动沸腾强化换热性能.采用了两种方柱微结构,其边长均为30μm,但高度分别为60μm和120 μm.方柱微结构芯片与光滑芯片相比显示出较好的强化沸腾换热效果,且增加方柱高度可有效提高流动沸腾强化换热性能.方柱微结构芯片的临界热流密度随着流速和过冷度的增大而增大,且到达临界热流密度(CHF)时芯片的表面温度低于芯片回路正常工作的上限温度85℃.     

二氧化钛纳米管界面沸腾特性

TiO2纳米管阵列表面具有超亲水,高比表面积的特点.本文实验研究其作为沸腾换热表面的池沸腾特性.通过与Ti金属表面池沸腾实验的比较,表明TiO2纳米管阵列表面具有优秀的沸腾换热能力.     

微重力池沸腾传热实验研究

本文实验研究了平板加热面FC-72液体的准稳态池沸腾传热现象,利用地面常重力实验、SJ-8卫星搭载微重力实验等手段,分析了不同重力、压力及过冷度条件下平板加热面上的池沸腾传热特性.微重力条件下,相近压力或过冷度时,传热系数和CHF随过冷度或压力增大而增大.相对常重力,传热曲线明显变缓,沸腾起始时的壁面过热度降低,CHF仅为常重力的40%或更低.     

CO_2两相回路启动过程阶段蒸发和干烧现象分析

采用并联蒸发器作为传热元件,并联冷凝器作为散热部件,建立了包括热量收集、传递与排散的机械泵驱动两相回路集成试验系统,并对该系统的热启动进行实验研究.实验结果表明:(1)在冷工况、低热流密度的情况下,采用长程毛细管结构的蒸发器对分布式小热源进行集热时,会出现阶段性形核沸腾蒸发,并且上游过热液体形核沸腾后会导致下游出现干烧现象.(2)对于该系统,并联蒸发器相同热量同时启动是相对较好的启动方式.     

毛细微槽内的相变传热的实验研究

本文对矩形毛细微槽竖直板的相变传热特性进行了实验研究。结果表明毛细微槽对相变换热具有很大的促进作用。当壁面过热度较小时,相变换热形式主要是三相接触线附近的蒸发换热机制。而当过热度较大时,微槽内发生剧烈的沸腾。微槽内相变换热的临界热负荷有两种产生机理:其一是当微槽长度较大时微槽内由于流动阻力而产生的液体输运临界;另一机理是当微槽长度较小时的池内沸腾临界现象,亦即由动态微液层模型决定的临界机理。实验还得到了微槽强化传热的最佳优化尺寸。     

矩形微槽道饱和沸腾临界热流密度特性

对矩形微槽中的流动沸腾临界热流密度进行了实验研究。研究CHF随质量流速、进口过冷度和出口干度的增加而出现的变化趋势,以及槽道尺寸对CHF的影响。搭建试验平台,在不同槽道当量直径、较大范围的质量流速和不同进口过冷度条件下,获得以去离子水为工质两相沸腾传热的实验数据。由于常规尺寸槽道CHF预测关联式并不具有普遍性,所以提出了一个适用于微槽道饱和沸腾CHF的预测模型。并通过与该文以及参考文献中实验数据进行对比,验证了该模型的适用性。     

竖直微槽道内EHD强化饱和沸腾传热研究

针对微槽内饱和沸腾汽泡建立了简化模型,并利用COMSOL Mu ltiphysics软件对电场中汽泡动力学特性进行了数值模拟,分析了微槽道内EHD(electrohydro dynam ics)强化沸腾传热机理。实验以去离子水为工质,研究了外加直流电场下两种规格的矩形微细槽道内饱和沸腾传热强化特性,电压在0~28kV内,EHD技术对微细槽道内的饱和沸腾传热有明显的强化效果。