微电子元件的液体浸没冷却和射流冲击冷却

本文描叙了研究微电子元件冷却的实验装置.对浸没冷却和射流冲击冷却的基本传热特征进行了研究.所涉及的传热方式包括自然对流、池内沸腾,单相和两相射流冲击传热以及烧毁现象.实验表明集成电路几何尺寸的热元件自然对流换热率比预算值高至三倍,并发现了一些文献上没有报道的时滞现象。对起始沸腾,过渡沸腾,泡核沸腾及烧毁做了实验研究,并推荐了实用的计算公式.     

超声波对池沸腾换热影响

对不同超声强度和辐射距离条件下过冷池沸腾换热特性进行了实验研究.超声波有效强化了沸腾起始段换热,对高热流密度沸腾传热也有一定的强化作用.超声辐射距离越近,强度越大,强化传热效果越好.对单相对流和沸腾起始区传热,超声波强化传热机理为空化作用;高热流密度沸腾时超声波对强化传热的主要机理是声流作用.得到了传热实验关联式.     

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。     

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。     

竖直平板上淬冷沸腾的传热特性

采用可视化方法实验观测竖直平板上淬冷沸腾的模态转变和气泡动力学现象,发现淬冷沸腾主要经历自然对流、初始核化、过渡沸腾和核态沸腾阶段。初始温度与主流温度显著影响淬冷沸腾的传热性能,初始温度较高时沸腾曲线将出现多个极大热流值,而主流温度升高则引起传热性能下降。     

自然循环加热段内摩擦阻力及对流传热的实验研究

以常压去离子水为工质,对自然循环工况下上升加热段内单相水的摩擦阻力及对流传热特性进行了实验研究.结果表明,自然循环工况下加热段内由浮升力引起的自由流动对摩擦阻力及对流传热特性有重要影响,自然循环与强制循环二种工况下加热段内的摩阻系数及对流换热系数存在明显差别;并且,自然循环工况下加热段内的摩擦阻力存在滞后现象.通过实验提出了计算自然循环工况下加热段内单相水的摩阻系数及对流换热系数的经验关系式.     

柱状微结构浸没喷射沸腾强化换热实验研究

对电子芯片在FC-72工质中浸没喷射沸腾换热进行了实验研究。通过干腐蚀技术在硅片表面加工出50μm×60μm,50μm×120μm(宽×高)的柱状微结构,硅片尺寸为10 mm×10 mm×0.5 mm,过冷度分别为25、35 K,喷射速度V_j分别为0.5、1.0、1.5 m/s。实验表明,临界热流密度随着喷射速度和过冷度的增加而增加,增加过冷度和喷射速度可减小气泡脱离时的尺寸,增加气泡脱离频率,因此提高了临界热流密度并且降低了壁面温度。此外,在单相对流换热区对流换热占据主导地位,热流密度随着壁面过热度线性增加;在核态沸腾换热区,对流换热与核态沸腾换热同时影响着换热过程。当喷射速度较小时,核态沸腾区曲线的斜率比单相对流区曲线的斜率大得多,显示出浸没喷射沸腾的优良换热性能。     

浮升力和流动加速对超临界CO2管内流动传热影响

基于单相流体的概念,超临界流体的异常传热行为已经被研究很多年了,但是关于其流动传热机理仍没有统一的认识.本文通过理论分析和实验研究了超临界二氧化碳在竖直管内向上流动过程中,浮升力和流动加速效应对其流动结构和传热过程的影响.结果表明,没有确凿的实验证据表明超临界流体的异常传热行为是浮升力和流动加速直接导致的,存在的估计浮升力和流动加速效应准则均是在常物性流体的基础上,做了大量假设得出的,不同的研究者采用浮升力和流动加速准则分析超临界流体的传热恶化得出的结论不一致.最后,基于拟沸腾理论分析超临界流体的传热恶化过程,提出超临界沸腾数区分了超临界流体正常传热与恶化传热的转换边界,为超临界流体流动传热研究提供新思路,超临界沸腾数对建立用于不同技术的超临界流体动力循环的最佳运行条件具有重要意义.     

制冷剂CO_2两相流动及沸腾传热特点分析

为了能够设计出高效的 CO2 蒸发器,有必要对 CO2 两相流动和沸腾传热特点进行研究.通过理论模拟计算发现,CO2 出现液滴夹带时的临界气相速度远小于传统制冷工质,CO2 的液体夹带率比传统制冷剂高,这说明了环状流是CO2 两相流动的主要型式.CO2 的核态沸腾抑制干度值比较大,大约为传统制冷剂的 1.5 倍左右,表明 CO2 的流动沸腾传热机理主要是核态沸腾占主导地位.CO2 出现干涸时的干度比较低,说明发生干涸现象比传统制冷剂较早.     

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。     

溴化锂溶液在垂直三维内翅管中自然循环的沸腾传热研究

１前言近年来,为了节约能源,保护环境,直燃型溴化锂吸收式制冷机在空调工程中得到了广泛的应用。目前制造的直燃机组其高压发生器的传热管大多水平布置。换热方式属于管外溶液池沸腾,传热效率不高、文献［１］提出传热管垂直布置,高温烟气在管外横向冲刷传热管,管外易于焊制环形肋及其他强化措施,气流掠过竖管时扰动大,对流边界层较薄;溴化锂溶液在管内换热属于垂直管内两相流动沸腾,其流动的动力来自气泡上升引射,这样。对流换热和沸腾换热都得到强化,整体传热性能增强。但目前国内对溴化锂溶液流动沸腾换热的研究报道还很少。…     

自然循环加热段内对流传热特性的实验研究

本文以常压去离子水为工质,对自然循环工况下上升加热段内单相水的对流传热特性进行了实验研究。实验结果表明,自然循环工况下上升加热段内工质的物性变化及由浮升力引起的自由流动对对流传热特性有重要影响。通过分析,提出了计算自然循环工况下上升加热段内单相水的对流换热系数的经验关系式。     

空浴式汽化器基础传热问题及研究现状评述

对我国空浴式汽化器的研究和使用现状进行了评述;分析了空浴式汽化器涉及的流动沸腾、凝华结霜、自然对流等传热过程及各过程之间的相互耦合关系;提出了综合研究各传热过程及相互制约关系的新思路,拟在前期工作的基础上研究管内的汽液两相流及沸腾传热过程、管外的霜层生长及导热规律,以及翅片管内外的耦合传热规律.     

流态化固体颗粒对对流沸腾传热的强化

在对流沸腾系统中引入固体颗粒,固体颗粒在液体中呈流态化,从而形成气液固三相对流沸腾过程。对气液固三相流对流沸腾过程的传热特性进行了实验研究,结果表明流态化固体颗粒对液体的对流沸腾传热具有显著的强化作用。基于固体颗粒撞击沸腾气泡时的受力分析,获得了固体颗粒穿透气泡并使气泡破碎的条件,分析了流态化固体颗粒强化沸腾传热的机理。实验结果与理论分析符合良好。     

圆形液体浸没射流冲击核沸腾传热的实验研究

本文严格按照实验程序，系统地研究了核沸腾传热受射流速度大小、液体流动方向、喷嘴直径和液体过冷度等因素的影响。实验结果表明：核沸腾传热曲线随过冷度增加而向左移动，与其它因素无关。池核沸腾和冲击核沸腾曲线可用同一关联式表达。对高速射流冲击驻点的核沸腾曲线及其过冷度进行了修正，使前者向左移动，而后者增加。     

垂直上升内螺纹管内超临界压力水的传热特性研究

对垂直上升?1.? mm六头内螺纹管内超临界压力水的传热特性进行了比较系统的实验研究.试验参数范围,压力p=22.～29. MPa,管内质量流速G=650～1200 kg/(m2·s),内壁热流密度q=200～660 kW/m2.根据试验结果,细致地分析了质量流速和压力对超临界水传热特性的影响,并探讨了大比热容区传热强化和传热恶化的发生机理.通过与亚临界压力下传热特性的比较,表明超临界压力下的对流换热不同于亚临界压力下的单相对流换热;超临界压力下的传热存在三种模式: (1)正常传热;(2)传热恶化;(3)强化传热.同时发现,超临界压力下的传热恶化类似于亚临界压力下的膜态沸腾.     

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.     

沿水平表面受迫对流时的层流膜沸腾

本文对流体沿水平表面受迫对流时的层流膜沸腾进行了分析,探讨了压力沿流动方向的变化、主要是两相边界层由于密度差所引起的压力梯度的影响,建立了相应的数学模型.对远离临界态、Pr将近Ⅰ的低粘性流体求得传热的近似解.分析表明:在边界层层流范围内,考虑气、液两相密度差所引起的压力沿流动方向的变化,将使预示的传热强度显著加大而更接近于实际值。     

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.     

超声作用下不同粗糙度表面沸腾换热实验研究

本文以水为工质,不同粗糙度平板作为加热壁面,对有无超声波作用下的过冷池沸腾换热特性进行了实验研究。结果表明:有超声波辐射时,自然对流及沸腾起始阶段强化作用较强,有效消除了光滑加热面上形成的壁温过冲现象;在高热流密度段超声波对沸腾传热影响很小,一定声强下光滑表面沸腾传热甚至出现了阻碍作用。