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     

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。     

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.     

铜珠堆积表面高碳醇溶液池沸腾特性研究

本文针对铜珠堆积表面,研究高碳醇水溶液浓度ω、铜珠直径φ和铜珠层数N对气泡行为和沸腾传热曲线的影响。结果表明,对于水,达到一定铜珠层数后气泡生长通道基本被阻隔;对于溶液,存在气泡井喷现象。对于水,N=1时存在临界直径可极大强化传热;N=4～7时沸腾曲线整体趋势一致且比N=1时明显偏左.对于溶液,N=2时沸腾曲线偏左于水且随ω增加而总体偏左;N=3时,若孔隙率渐变大,沸腾曲线偏右于水,但差异较小.随热流密度增加,溶液甚至出现传热恶化现象。     

甲烷的池内核态沸腾传热研究

本文针对0.15 MPa、0.2 MPa以及0.3 MPa三个压力下甲烷的池内核态沸腾进行了系统实验研究,得到了相应的甲烷核态沸腾传热数据,并将实验结果和现有的核态沸腾传热关联式进行对比,分析各个关联式对甲烷沸腾数据的拟合偏差和影响因素,结果表明McNelly和Labuntsov关联式的拟合结果最好,偏差均在5%以内。同时所有由制冷剂数据得到的沸腾关联式均可较好的拟合出甲烷沸腾换热系数的变化趋势,除Nishikawa关联式外其余偏差均小于30%,而对于Nishikawa关联式,仅仅改变其常数项即可得到较好的拟合结果。从传热关联式的拟合情况来看,甲烷与常规制冷剂的沸腾传热特性没有本质差异。     

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。     

机械加工表面多孔管的池沸腾传热试验

对自制~+的机械加工表面多孔管以蒸汽-水为介质进行了敞口池沸腾传热试验,试验装置可以直观地显示表面多孔管传热之高效性,在试验的管型和热负荷范围内,最佳者能把沸腾温差缩小到只为光滑管的1/7左右。     

超疏水表面膜态池沸腾传热实验研究

通过纳米颗粒沉积法在不锈钢球上制备了静态接触角大于160°的超疏水表面,并采用淬火法对该不锈钢球在过冷度为0℃~25℃的去离子水中的瞬态池沸腾传热过程进行了实验研究。结果表明,由于表面的超疏水特性,整个瞬态沸腾过程直至极低表面过热度时始终处于膜态沸腾状态。不锈钢球的冷却速率随着过冷度的增大而提高,其膜态沸腾的热流密度和平均努塞尔数也随着过冷度的增加而近似呈线性增长的趋势。对汽膜演化过程的可视化观察发现,在过冷度较大时蒸汽产生量减少,导致汽膜层扰动减弱、汽液相界面趋于平稳。     

非均匀电场强化水的池沸腾传热特性实验研究与分析

本研究在工质水中布置针状电极,研究非均匀电场对其池沸腾换热过程中传热系数以及临界热流密度的影响,同时测量了不同电压下沸腾表面接触角的变化,以及可视化的观察到了气泡的产生以及脱离相对于无电场情况下的变化.结果表明,在低热流密度区电场强化传热,且强化效果随热流密度的增加而减弱.在中热流密度区电场恶化传热,恶化效果随着热流密...     

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。     

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...     

可变形表面池沸腾换热特性研究

微纳米结构表面是目前池沸腾强化换热的研究热点。但常规材料制备的换热表面在加工成型后无法改变几何结构,不能很好地适应发热器件的热负荷变化,而由形状记忆合金制成的可变形表面能够随着热流密度的变化改变几何形状,实现发热体表面温度的自适应热控制。基于上述思想,本文制备了四种疏水表面结构,研究对比了绝对压力为28 kPa下水在可变形表面与固定式表面之间的沸腾换热特性,并将实验结果与目前常用的实验关联式进行了对比,发现现有的关联式不能很好地预测可变形表面的实验结果,需要发展新的沸腾换热机理和理论公式。     

微纳耦合表面池沸腾强化传热的实验研究

以去离子水为工质,拟在钛板表面利用线切割进行微槽处理,采用阳极氧化法制备出二氧化钛纳米管阵列的微纳耦合表面,研究该表面的强化沸腾传热性能.通过场发射扫描电镜表征其微观结构形貌,利用接触角测量仪检测表面的静态接触角.结果表明,与光板相比,微槽结构增大了传热表面,规整的纳米管阵列具有亲水特性,接触角明显减小,微纳耦合表面的传热系数和临界热流密度分别达到了15.5 kW·m~(-2)·℃~(-1)和420.1 kW·m~(-2),分别提高了158.3%和50%,结合实验现象及机理分析可知,微纳耦合表面的微通道结构为气泡继续生长提供了支撑,有效避免了换热壁面被合并的大气泡完全覆盖;过热度达到一定温度后,更小的活化中心被激活,过热度随着热流密度的上升出现下降的趋势。微纳耦合表面对池沸腾具有强化作用。     

环形狭缝中沸腾传热特性的研究

从理论上分析了影响沸腾传热特性的各种因素,以间隙为 1 mm～2 mm的环形狭缝通道中流动沸腾传热的实验数据为基础,给出了三种计算环形狭缝中流动沸腾传热的准则关系式。分别将计算结果与实验数据进行了比较,找出了影响狭缝中沸腾传热的关键因素,确定了可以用来预测该实验范围内的流动沸腾传热的准则关系式。     

R410A与R22在水平微翅管内流动沸腾传热特性研究

建立了水平管流动沸腾试验台,采用恒热流加热方法,对 R410A 在水平微翅管内流动沸腾特性进行了实验研究,分析了影响 R410A 在水平微翅管内换热系数的因素,考察了工质质量流量、热流密度、质量干度以及微翅管的几何参数对工质的流动沸腾换热性能的影响关系.通过对比 R410A 与 R22 的实验数据,分析比较二者的换热系数,结果表明R410A 与 R22 相差不大,R22 比 R410A 的换热系数大约高 7.5%.     

均匀高压电场强化R123池沸腾传热实验研究

利用EHD技术进行了工质R123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网状电极.实验结果表明,正电压的强化效果较好,电压越高,强化效果越好.低热流密度下,EHD对沸腾换热的强化效果比高热流密度的强化效果好.起沸点随着电压的增加而增加,同不加电压时相比,在20 kV时,起沸点提高了4倍.     

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.     

超疏水纳米结构表面池沸腾特性

本文通过采用物理气相沉积法于TiO2纳米管阵列表面修饰一层聚四氟乙烯(PTFE)纳米颗粒,得到超疏水表面,并研究此超疏水纳米结构表面的池沸腾特性.研究表明,超疏水纳米结构表面沸腾特性类似于膜沸腾,沸腾工质难以浸润该表面,其沸腾传热系数及临界热流密度均较低.分析表明,固液处于Cassie-Baxter接触状态,纳米结构表...