池沸腾传热的数学分析

在统计方法的基础上,对于池沸腾换热的传热机理提出了一个数学模型. 在没有增加新的经验常数的条件下,从该模型中可得到池沸腾热流密度是壁面过热度、活化穴最小与最大尺寸、流体的接触角与流体物理特性的函数. 该模型可以较好地解释润湿性如何影响沸腾热流密度. 对不同的接触角,模型预测的结果与实验相符合. 关键词： 池沸腾 传热 数学模型     

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.     

微重力池沸腾实验研究

本文利用我国第22颗返回式卫星开展了微重力条件下过冷池沸腾传热实验研究.实验中采用桥式自反馈电路控制加热面温度,加热元件为长30 mm、直径60 μm的铂丝,实验工质为0.1 MPa压力下过冷度为26℃的R113.实验发现,沸腾起始温度不受重力水平影响,而微重力核态沸腾传热略有增强,汽泡脱落行为也有着不同的特征.     

甲烷的池核沸腾传热实验研究

本文对饱和液体甲烷在0.12MPa下的池内核态沸腾传热进行了系统的实验研究,获得了相应的沸腾传热数据.对实验数据进行了详细的不确定度分析;将实验结果与现有的池核沸腾传热系数关联式进行比对,并在原有的关联式基础上进行改进,得到了适合甲烷的池核沸腾传热系数关联式.     

基于遗传算法的SOBER-SJ10池沸腾传热研究

基于遗传算法构建了沸腾过程中加热固壁一维瞬态导热反问题计算方法,采用具有精确解的半无限瞬态导热问题构造了一个校核算例,验证了该算法具有较高的准确度和抗干扰能力,能够准确反演计算沸腾传热瞬态热流密度。基于该算法分析了 SOBER-SJ10地面和空间实验中沸腾传热特性,结果表明微重力环境中单相传热被严重抑制,热流密度远小于地面数值;不同重力条件下核态沸腾传热曲线落在同一位置,显示出低热流密度时核态沸腾传热具有某种重力无关特征;但微重力条件下核态沸腾曲线起始于远低于地面的热流密度,同时在远比地面小的热流密度值时达到临界热流状态,并转变为过渡沸腾模式。     

多元混合物池内核态沸腾换热关联式研究进展

主要针对三元混合物的池内核态沸腾换热实验及关联式拟合进行了总结.在使用统一的方程(α/αid=1/(1 k))的情况下,将众多研究者提出的对关联式中两个主要元素(理想传热系数αid及影响因子k)的计算方程进行了详细比较.分析了现有关联式的不足,并探讨了多元混合物沸腾换热关联式发展的新动向.     

多孔球层内核态沸腾过程特性的实验观察

本文以水为实验工质,对从底部加热多孔球层内核态沸腾过程进行可视化观察。通过高速图像采集系统;拍摄和观察了孔隙内汽泡的成长过程,在实验观察的基础上,对多孔球层内核态沸腾过程的一些基本特性进行了分析和讨论。     

低温液体核态流动沸腾传热的机理模型

对核态沸腾表面上的各种传热机理进行了分析和量化,建立了低温液体核态流动沸腾传热的机理模型,并将该模型纳入双流体模型实现了数值求解,数值预测的结果详细地反映出了壁面上各参数随流动的变化情况。该机理模型的计算结果表明,气泡挣脱后液体与过热壁面间的激冷效应是导致壁面上各参数在OSV处突变的根本原因。     

微重力池沸腾现象中的汽泡行为特性

本文对准稳态加热条件下的微重力核态池沸腾中的汽泡行为特征进行了实验研究,分析了初始核化过程、汽泡数密度、汽泡尺寸及其运动速度等的变化趋势,探讨了过冷度及加热历史等因素对相关特性的影响.实验发现:微重力条件下汽泡生成后沿加热面不停地移动;原生汽泡会聚合形成大汽泡,大汽泡不断捕掠小汽泡而长大,直到大汽泡覆盖整个加热面;汽泡生长速度随过冷度增加而变慢.     

FC-72在浸泡于液池中的微小圆管内的沸腾传热

本文对浸泡于FC-72液池中的两个微小圆管进行了沸腾实验研究,得到了沸腾曲线和传热系数,并用DV摄像机拍摄到了圆管出口处的沸腾状况,研究了管道尺寸对沸腾传热特性的影响。实验结果显示,管道尺寸对沸腾传热特性有显著的影响。传热系数和CHF随着管道尺寸的缩小而减小.直径为1.10mm的圆管出口处在低热负荷加热时发生了汽泡阻塞,并导致了剧烈的沸腾滞后现象。     

微重力准稳态池沸腾中的气泡动力学研究

本文实验研究了微重力条件下的准稳态核态池沸腾现象中的气泡动力学特征及其对传热特性的影响,发现在低过冷度沸腾中,聚合汽泡表面的强烈振荡促进了整个加热面上的核化过程与核态沸腾传热;而高过冷沸腾中,聚合气泡在表面张力作用下呈球状,难以覆盖整个加热表面,导致核态沸腾向膜态沸腾的过度过程表现为"核态沸腾+局部的干斑扩展"现象,相应的传热曲线没有明显转折.微重力条件下池沸腾临界热流随过冷度和压力的增加而升高,与地面结果定性相符.     

氨水混合工质的池内核沸腾换热

对非共沸氨水混合工质的池内核沸腾换热系数在氨浓度为0～100％的范围内进行了测定,并对氨水混合工质的沸腾传热特性进行了分析。利用氨水混合工质独特的热物性,比较了Stephan-Korner,Schlunder和Inoue的双组分混合工质预测关联式,并得出了预测氨水混合工质的池内沸腾换热系数的关联式,其预测精度为±35％。     

微重力下光滑表面上FC-72的池沸腾实验研究

本文利用小尺度光滑芯片(10 mmxl0 mmx0.5 mm),通过控制加热电流方法,在北京落塔进行了持续3.6 s有效微重力时间的过冷池沸腾实验研究.在低热流和中等热流区,微重力条件下可以观察到稳态或准稳态池沸腾现象,传热特性基本维持不变;在中等热流区域,气泡的横向合并会引起合并后的大气泡表面剧烈震荡,进而引发合并大...     

纯工质池内核沸腾关联式的评价

对池核沸腾换热关联式的研究是一个重要方领域。由于影响沸腾换热的因素比较多,在总结关联式时不能将所有影响因素全部包括。因此现有的关联式的适用范围和精度都还有待于进一步提高。收集了国内外公开发表或现场经常应用的池内沸腾换热系数计算公式。通过对其分析与比较,阐明了公式的适用范围,为准确估算不同工质的池内沸腾换热系数提供了依据。     

液态金属软表面池沸腾传热的实验研究

池沸腾是一种高效的传热方式,目前主要通过刚性固体表面改性强化沸腾传热.本文以乙醇为工质,实验研究了光滑铜表面和液态金属软表面池沸腾传热.发现液态金属软表面可有效降低沸腾起始点(ONB)壁面过热度,饱和沸腾时,ONB壁面过热度从光滑铜表面的约18℃降低到软表面的约6℃,沸腾传热系数最大提高了149％.与光滑铜表面相比,液...     

二氧化钛纳米管修饰表面池沸腾传热特性

本文以TiO₂纳米管阵列修饰表面为沸腾传热界面,以去离子超纯水为沸腾工质,研究纳米管的管径尺寸对池沸腾效果的影响,以及在沸腾过程中材料表面润湿性能的变化对传热特性的影响。在实验设计的热流密度范围内,第一次沸腾会使样品表面的润湿性增加,并随着沸腾时间的增加而增加,最终趋于稳定;但在实验中并未观察到润湿性对沸腾传热效果有明显影响。总体来说,随着纳米管直径尺度渐大时,沸腾传热强化效果逐渐增大。     

非均匀高压电场强化R11池沸腾传热实验研究

利用EHD技术进行了工质R11的池内平板沸腾强化传热实验研究。在该实验中,换热面为一平板并接地作为0电极,高压电极为平行于换热面的线状电极。实验的热流密度为1~25 kw/m2,电压为0~±25 kV,得出了正、负电压下换热系数、壁面过热度、EHD强化系数和热流密度之间的变化关系,为进一步揭示EHD强化传热的机理提供了依据。     

高压过冷池沸腾换热机理的研究

目前还没有一种被广泛承认的理论能够解释高压过冷池沸腾换热,其机理尚不明确。为了揭示高压池内过冷核沸腾的物理传热机理,并获得气泡脱离频率与活化穴半径的函数关系,根据池内过冷核沸腾加热表面活化穴的分布,在统计方法的基础上,提出了高压池内过冷核沸腾的一个数学模型。从该模型中发现,池内过冷核沸腾热流密度是壁面过热度、液体过冷度、活化穴尺寸、流体的接触角以及流体物理特性的函数。对不同的过冷度,将模型预测的结果与实验数据进行了比较,两者吻合得极好,从而证明了数学模型的可靠性。该解析模型更深刻地揭示了过冷池沸腾换热的物理机理,且没有增加新的经验常数。