铜基双尺度多孔表面厚度对沸腾传热的影响

多孔表面在强化沸腾领域有重要应用。本文制备了系列孔径相近但厚度不同的铜基微纳双尺度多孔表面,这些样品表面上都有一系列直径约为130μm的微孔,而孔壁上则是纳米(亚微米)孔隙。以纯水为工质的池沸腾实验显示,当热流密度较低时,存在最优厚度使得沸腾换热性能最佳;样品CHF随着厚度增加而增加。双尺度多孔表面有着区别于一般的多孔表面的重要特性,当壁面过热度较低时,只有大孔可以形成活化中心;但当壁面过热度到达一定温度后,其孔壁上的纳米尺度(亚微米)尺度结构形成大量的活化中心,其壁面过热度几乎不再随着热流密度的上升而上升。随着厚度的增加,其壁面可以形成的活化穴直径在减小,造成活化所需要的壁面过热度升高。     

多孔表面的液氮池沸腾实验研究

文中对颗粒烧结多孔表面和泡沫金属多孔表面上的液氮池沸腾换热特性进行了实验研究,并与光滑铜表面的试验结果进行了比较。结果表明,多孔表面成核条件更好,使得沸腾起始点相对于光滑表面提早;随着热流密度逐渐增大,气泡增多,且在多孔层内部连成一片,加热表面气泡离开受到多孔层的限制,热阻增加,换热系数大幅降低,整个沸腾进入表面沸腾阶段;多孔结构所产生的毛细抽力不断补充冷却流体,使表面沸腾能够持续较长时间,实验中未观测到临界热流密度现象。在实验基础上,文中描述了多孔表面不同池沸腾换热阶段的主要换热机理,并分析了流体工质、多孔层厚度、渗透系数、孔隙率等参数对多孔表面池沸腾换热的影响。     

堆积多孔介质中流动沸腾换热的实验研究

为了研究堆积多孔介质中流动沸腾换热特性,以横截面积为10 mm×10 mm、长100mm的铜管中充满直径为0.4～1.0 mm、孔隙率为0.31～0.37的钢珠的多孔介质为对象,对水在流过此多孔介质时沸腾换热现象进行了研究,获得了流速、热流密度、粒径和加热方位等对换热性能影响的规律:随着流速的增大,沸腾换热系数增大;随着热流密度增大,沸腾换热系数降低;随着热流密度的变化,小颗粒多孔介质的壁面过热度的变化量比大颗粒多孔介质要大得多;从下表面加热比从上表面加热的壁面过热度要低,约2～3 K,更有利于沸腾换热。     

烧结/堆积床多孔介质流动沸腾换热实验研究

本文实验对比研究了0.3 mm、0.5mm、0.7 mm三种粒径的铜颗粒烧结与堆积床多孔介质中的流动沸腾换热,主要研究了入口流速、热流密度、加热方位及粒径对流动沸腾换热的影响,以及多孔介质中的沸腾滞后。实验结果表明:大入口流速、低热流密度、下方加热以及小粒径时加热壁面的过热度较低,即有利于沸腾换热;本实验所用烧结多孔介质壁面过热度高于堆积床多孔介质,其原因是内部含有闭孔。     

微液层模型预测过冷沸腾的临界热流密度

本文利用微液层模型对过冷沸腾的临界热流密度（CHF）进行了理论预测。过冷沸腾的强化换热主要是通过单个气泡的形成和消失造成的对流换热强化而引起的。对等热流面,CHF在高过冷区趋近于常数;对等温面,CHF随过冷度的增加而增加。过冷度增加时,蒸发换热量减少,总热流密度主要由蒸发区外的导热引起。     

小温差喷雾碰壁蒸发过渡段换热特性分析

本文对小温差下水平面的喷雾碰壁蒸发传热特性进行了实验研究.通过对实验数据的分析发现,喷雾碰壁蒸发换热过程可分为三个阶段,即雾化工质单相冲击对流换热段、过渡换热段、充分沸腾换热段.在喷雾碰壁蒸发换热过程中,总的热流密度由单相冲击对流换热的热流密度和沸腾换热的热流密度两部分组成.据此,提出并改进了喷雾碰壁蒸发换热过程中过渡段换热系数的处理方法,将有利于对喷雾碰壁换热的进一步研究.     

水平强化管外降膜蒸发特性的实验研究

降膜蒸发因其低充灌量和高换热性能在制冷行业逐渐受到关注。本文对三种具有不同强化表面的换热管,以R134a为工质进行了水平单管管外降膜蒸发实验。研究结果表明:强化管外换热系数不仅与热流密度有关,还与喷淋量有关,且在一定热流密度范围内,存在最优喷淋量;对于不同强化表面,降膜蒸发换热为管外多孔结构密度与齿化结构密度的综合表现,多孔结构密度与齿化结构密度越高,降膜换热系数也就越高。     

R32/R134a在微通道内流动沸腾特性

研究非共沸混合工质R32/R134a(质量比,25%/75%)在水平微尺度通道内流动沸腾换热规律。在各种工况下进行了非共沸混合工质R32/R134a在水平微尺度管道内流动沸腾换热的实验,考察了质量流量G、热流密度q、质量干度x对微尺度通道内流动沸腾换热系数的影响。研究表明:在热流密度、质量流量都较低的区域,对细管道,换热系数与热流密度的关联度较大;而对微管道,换热系数受影响的因素比较多,并在干度为0.6时出现"干涸"现象,使得换热系数急剧下降。在质量流量高的区域,对细管道,热流密度对换热系数的影响很小;而对微尺度管道,当干度为0.06时换热系数发生转变,随质量干度的增加先减小后增大,热流密度增大到一定的阶段后,换热系数不再随热流密度变化。     

三维有序排列多孔介质对流换热的数值研究

利用CFD软件数值研究了颗粒三维有序堆积多孔介质的对流换热问题. 采用颗粒直径分别为14 mm,9.4 mm和7 mm的球形颗粒有序排列构成多孔介质骨架,在多孔骨架的上方有一恒热流密度的铜板. 采用流固耦合的方法研究了槽通道内温度分布和局部对流换热系数的分布以及对流换热的影响因素. 研究结果表明:热渗透的厚度和温度边界层的厚度在流动方向上逐渐增大,并且随流量的增加而减小;当骨架的导热系数比较高时,对流换热随颗粒直径的减小而略有增大;对流换热系数随聚丙烯酰胺溶液浓度的增大而减小,黏性耗散减弱了对流换热. 关键词： 多孔介质 温度场 局部对流换热系数 数值模拟     

多孔表面开槽影响池沸腾传热的实验研究

本文报道了开槽密度对R11在烧结多孔表面池沸腾换热性能影响的实验研究。观察发现,多孔表面开槽,让蒸汽从槽道逸出、液体从多孔区吸入到受热面,将增强池沸腾换热。沸腾特征可分为液体灌注、槽道起泡、底部蒸干三个区。对特定的多孔层,合理开槽可获得较好的换热效果。带槽道的多孔表面实验件与均匀多孔表面相比,在相同壁面过热度条件下,热流密度提高2～10倍,临界热流密度提高2～4倍。     

孔隙率和渗透率对LHP主芯性能影响研究

毛细多孔芯的结构参数对环路热管(LHP)主芯中的流动和传热有着重要影响.通过发展一个综合考虑了热传导、对流和蒸发多种传热效应的模型,以及利用数值模拟易于独立改变参数的特点,研究了孔隙率和渗透率这对参数组合对LHP主芯内部流场和性能的影响.模拟结果在一定范围内是合理的,且对于LHP实验研究和工程应用具有一定的参考意义.     

低温流体在多孔表面的池沸腾研究综述

低温流体尤其是液氮在航天、电子冷却、低温生物医疗与超导磁体与电缆等领域有着广泛的应用.文中对光滑与多孔表面上的流体核态沸腾换热与临界热流密度的研究进行了归纳；总结了低温流体池沸腾的研究现状；比较了低温流体与常见制冷剂以及水在物性上的主要差异；综合分析了加热表面材料、多孔层厚度、孔隙率、烧结颗粒直径、平均孔隙直径与压力等...     

CPL蒸发器多孔芯传热传质特性的新数学模型

毛细循环泵(CPL),由于具有高热传输性能,目前已经成为大功率载荷的电子芯片排热系统的一个重要发展方向,尤其是在航空航天飞行器上。选择一种具有较大相变潜热的工质,例如甲醇, CPL可以传输相当大的热流。本文对CPL蒸发器多孔芯流动和传热的数值模拟提出了一个新的发展方向,就是在计算中加入非饱和模型数值计算。文中阐述了加入非饱和计算的三层模型对真实模拟蒸发器多孔芯流动和传热问题的重要性,并给出了应用新的三层模型所得到的初步计算结果。     

热管吸液芯的研究进展

文中对热管内吸液芯的研究进展进行了阐述,着重从对热管传热性能起主要影响作用的比表面积、孔隙率、渗透率、有效毛细半径、密度、有效导热系数等结构参数方面进行了分析,最后介绍了多孔泡沫金属这一新型的热管吸液芯,并指出了今后的研究方向.     

浸没在多孔介质中的竖直管沸腾换热实验研究

本文对竖直管外填充固体颗粒情况下，蒸馏水和无水乙醇两种工质的池沸腾换热现象进行了实验研究，分析了颗粒直径以及工质热物性对竖直管液池沸腾换热特性，包括沸腾滞后的影响规律，证明了在填充固体颗粒条件下，竖直管的池沸腾换热可以得到一定程度的强化，在低热负荷区，强化效果尤为明显。大颗粒对沸腾滞后现象有较好的缓解作用。在高热负荷区，由于气膜的出现，沸腾机理将有所改变。     

Thermal hydraulic characterization of stainless steel wicks for heat pipe applications

Heat pipe design and manufacturing require the knowledge of the thermal hydraulic performance of the wicks. The aim of the present work is the thermal hydraulic characterization of stainless steel wicks (sintered porous media and gauzes) to be employed in our experimental water heat pipe. Commercial sintered porous media (able to capture 90 % of 90 μm particles and 99.9 % of 130 μm particles) and gauzes (nominal wire size 0.11 mm, square mesh opening 0.209 mm) have been used. Thermal hydraulic characterization of the wicks is obtained through the experimental measurement of: capillary height (through which the equivalent porous radius can be evaluated), liquid hydraulic head (through which the liquid pressure drop in the wick is evaluated) wick permeability is also evaluated from the hydraulic head (through Darcy's law), heat flux, wick mass flow rate during the evaporation (through which, from the knowledge of other measured wick parameters, the wick two-phase pressure drop is calculated) and wick porosity (through which the thermal conductivity of the wick saturated with liquid can be determined). Concerning the heat flux, it is found to be dependent on the distance between the liquid level and the evaporating zone, the evaporating zone length, the wall superheat and the water subcooling, the contact between the heater and the wick and the superficial boundary conditions of the wick.     

微小空间内多孔表面上的沸腾实验研究

1引言微小空间内的沸腾在电子器件冷却、航天热控、微型换热器以及核反应堆的冷却等领域中有着广泛的应用，因此对其沸腾机理的研究具有重要的意义。过去微小空间内的沸腾研究主要是针对光滑表面［‘－‘1，已证明在微小空间里，沸腾换热受空间尺寸的影响要比大空间大。对于多孔表面在微小空间内的沸腾研究则相对较少。本文对矩形槽道表面和烧结型多孔表面在微小空间里的沸腾进行了实验研究。2实验装置实验装置如图1，实验段是3O0mm长的紫铜管（包括矩形槽道管和烧结型的多孔管），内插不同外径的不绣钢管，形成不同间隙的环形小空间。在内…     

小型平板CPL蒸发器耦合计算及优化设计研究

本文建立了小型平板CPL蒸发器毛细多孔芯内汽液两相流动与传热的模型以及金属外壁和工质区的导热模型,并进行耦合求解.分析了金属侧壁效应对蒸发器性能的影响,提出小型平板CPL存在着侧壁效应传热极限.数值结果表明,工质蒸发发生在多孔芯加热表面附近,蒸发器采用单一金属外壁时由于侧壁效应导致系统传热极限低,而上壁采用导热系数大,侧壁及下壁采用导热系数小的新型结构能够明显的提高系统的传热能力,同时使加热表面的温度维持在较低的水平.     

Survey on nucleate pool boiling of nanofluids: the effect of particle size relative to roughness

Pool boiling heat transfer using nanofluids (which are suspensions of nano-sized particles in a base fluid) has been a subject of many investigations and incoherent results have been reported in literature regarding the same. In the past, experiments were conducted in nucleate pool boiling with varying parameters such as particle size, concentration, surface roughness etc. and all sort of results ranging from heat transfer enhancement, deterioration and no effect were reported. This work tries to segregate a survey on pool boiling of nanofluids with respect to particle concentration. This is due to the fact that a major drift in heat transfer behavior is observed at higher and lower particle concentration. But upon deep perusal it has been found that deterioration in heat transfer coefficient are mainly observed at higher particle concentrations (4–16% by weight) and enhancements mainly at lower particle concentrations (0.32–1.25% by weight). Moreover, the relative size of the particle with respect to the surface roughness of the heating surface seems to play an important role in understanding the boiling behaviour. Also, recent works have reported that change in ‘surface wetting’ of the heating surface due to nanofluids and the formation of a porous layer modifiying nucleation site density can be of importance in predicting nucleate pool boiling characteristics of nanofluids. In the present paper, attempts are made to make systematic analysis of results in literature and try to bring out a common understanding of the results in literature.