通孔金属泡沫表面的池沸腾实验研究

本文对烧结有厚度为30 mm的高孔隙率通孔铜泡沫的水平表面的池沸腾进行实验研究.并采用高速摄像仪对泡沫表面的汽泡生长形貌进行了可视化研究,研究了壁面过热度对热流密度、汽泡脱离直径、汽泡生长周期的影响关系.结果表明由于本文所研究的通孔泡沫厚度较大,限制了汽泡的脱离,使传热性能低于光表面,但是使沸腾起始点降低至3℃.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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     

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。     

盐水核态池沸腾传热及汽泡行为的实验研究

掌握含盐水池沸腾中的汽泡行为和传热特性,本文基于ITO镀膜层加热和高速拍摄技术建立了含盐水池沸腾的可视化实验装置,研究了池沸腾传热特性和汽泡动力学特性。研究发现随着盐浓度的升高,池沸腾传热得到强化。可视化的研究结果表明盐分的存在和析出会导致汽泡的脱离直径和生长时间减小、脱离频率增大,从而提高了池沸腾传热系数。     

大空间和毛细管内液氮池沸腾传热的实验研究

文中以直径50μm,长20mm的磷青铜丝作为加热丝和测温元件,采用控制热流密度的方式测量了0°,30°,60°和90°倾角下大空间和玻璃毛细管内液氮的沸腾曲线,分析了毛细管对核态沸腾传热的影响以及管径和倾角对临界热流密度的综合影响。结果表明,在实验管径内,毛细管对于核态沸腾传热有明显的强化作用;并存在一最佳管径,可在30°~90°倾角范围内获得最大的CHF值,并且其值高于大空间时的CHF。     

梯密度金属泡沫池沸腾换热性能的实验研究

本文实验研究了去离子水中梯密度通孔金属泡沫的池沸腾换热性能。梯密度金属泡沫材质为铜和镍,孔隙率为0.98,泡沫厚度为4~14 mm。实验结果表明,相比于单层泡沫,梯密度金属泡沫显著的增强了沸腾换热能力,但增强程度受孔密度变化梯度、泡沫厚度和材料的影响;往去离子水中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)能明显的改变梯密度金属泡沫的池沸腾换热性能。     

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。     

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。     

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。     

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.